用于數(shù)控跳頻濾波器的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)

　　0 引言

　　在射頻／微波系統(tǒng)中需要把信號(hào)頻譜進(jìn)行恰當(dāng)?shù)胤蛛x，完成這一功能的元件就是濾波器，該家族中的數(shù)控跳頻濾波器以多頻點(diǎn)跳變、跳變靈活、速度快、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)日益受到用戶的青睞。隨著仿真軟件的不斷完善，生產(chǎn)材料和生產(chǎn)工藝水平的不斷提高，數(shù)控跳頻濾波器的批量生產(chǎn)成為了可能。面對(duì)成百上千的數(shù)控跳頻濾波器測(cè)試任務(wù)和測(cè)試數(shù)據(jù)整理工作，如何高效地進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試，減輕測(cè)試人員的工作強(qiáng)度，擺在了生產(chǎn)廠家的面前。鑒于此，在通過(guò)大量的數(shù)控跳頻濾波器測(cè)試實(shí)踐后，利用計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)，結(jié)合矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，設(shè)計(jì)出了界面友好、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的數(shù)控跳頻濾波器計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用效果非常理想。

　　1 硬件組成和設(shè)計(jì)

　　1.1 數(shù)控跳頻濾波器工作原理

　　數(shù)控跳頻濾波器是數(shù)字控制技術(shù)同濾波器技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，通過(guò)向數(shù)控跳頻濾波器的控制引腳輸入不同組合的高低電平來(lái)選擇濾波器中的電容陣列，從而達(dá)到選擇濾波器不同工作頻率點(diǎn)的目的，其原理如圖1所示。

　　如果把高電平用1來(lái)表示，低電平用0來(lái)表示，那么不同組合的高低電平就相當(dāng)于二進(jìn)制編碼，如某數(shù)控跳頻濾波器控制引腳為8，則其二進(jìn)制編碼范圍為00000000～11111111，可對(duì)應(yīng)于28=256個(gè)頻率點(diǎn)。

　　在理解數(shù)控跳頻濾波器的工作原理的同時(shí)進(jìn)行了大量的測(cè)試實(shí)踐，解決了數(shù)控跳頻濾波器CAT系統(tǒng)硬件組成的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，即頻率點(diǎn)的自動(dòng)跳變和測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)控跳頻濾波器計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成架構(gòu)。

　　1.2 頻率點(diǎn)的自動(dòng)跳變

　　計(jì)算機(jī)的并口(也稱為打印口)是25針D形接頭，它有一個(gè)8 bit的并行數(shù)據(jù)端口，可以寫入數(shù)據(jù)，也可以讀出數(shù)據(jù)，引腳是。PIN2～PIN9，定義如表1所示。

　　如果把這8個(gè)引腳當(dāng)成一般的數(shù)字輸出的腳位看待，上述8個(gè)引腳就相當(dāng)于是8個(gè)數(shù)字I／O輸出的位置一般。當(dāng)通過(guò)數(shù)據(jù)端口傳送數(shù)據(jù)時(shí)，就是改變這8支腳的電平狀態(tài)；而接收方也按照相同的編碼原則解釋，就可以獲得傳送的數(shù)據(jù)。

　　將計(jì)算機(jī)并口的8 bit數(shù)據(jù)端口引腳和數(shù)控跳頻濾波器的控制引腳連接起來(lái)，形成如圖2所示的物理鏈路，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件編程控制數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸出和更新，以選擇數(shù)控跳頻濾波器的不同的電容陣列，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控跳頻濾波器頻點(diǎn)的自動(dòng)跳變。

　　1.3 測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分儀是數(shù)控跳頻濾波器的主要測(cè)試儀器，為了滿足用戶自動(dòng)測(cè)試的需要，廠家通常在設(shè)備上提供USB、LAN、GPIB等用于和計(jì)算機(jī)通信的接口，以及和這些接口編程相關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、COM等組件鑒于設(shè)計(jì)時(shí)使用的矢網(wǎng)是8735D，所以以GPIB通信方式為例來(lái)加以說(shuō)明。

　　首先要在計(jì)算機(jī)上安裝一塊PCI-GPIB卡，并安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，然后用一條GPIB電纜通過(guò)GPIB接口將計(jì)算機(jī)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接起來(lái)，并設(shè)置好矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的GPIB通信地址，形成如圖3所示的獲得測(cè)試數(shù)據(jù)的物理鏈路。最終利用廠家提供的動(dòng)態(tài)庫(kù)編程自動(dòng)發(fā)送提取插損、BW3dB、VSWR、矩形系數(shù)、遠(yuǎn)端抑制、Q值等數(shù)據(jù)的命令，得到了相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

　　2 軟件架構(gòu)與設(shè)計(jì)

　　數(shù)控跳頻濾波器計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)基于Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，使用Microsoft Visual c#2005開(kāi)發(fā)工具和面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄔO(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化檢測(cè)精度、完善的用戶界面、豐富的操作功能和可擴(kuò)展性、可重用性、可維護(hù)性，并提供有價(jià)值的小工具調(diào)用功能。

　　2.1 面向?qū)ο蠹夹g(shù)和方法的應(yīng)用

　　現(xiàn)代面向?qū)ο蠹夹g(shù)的觀點(diǎn)是基于一種直觀的思維方式，以一種自然的方法來(lái)描述客觀世界，把客觀世界的事物看成一個(gè)個(gè)不同的對(duì)象，每一個(gè)對(duì)象都有自己的屬性和方法，對(duì)象之間采用消息等機(jī)制進(jìn)行通信。其基本的特征有數(shù)據(jù)抽象、封裝、繼承、多態(tài)及消息通信等，比之面向過(guò)程的方法在開(kāi)發(fā)效率、代碼的可重用性、軟件的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性等方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

　　圖中的對(duì)象包括了系統(tǒng)的測(cè)試、處理、控制、結(jié)果的表達(dá)與存儲(chǔ)等過(guò)程，分別使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、COM組件、C#中的類和模板等形式進(jìn)行代碼的封裝。

　　2.2 軟件架構(gòu)

　　Visual C#開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了非常好的軟件架構(gòu)模型，使設(shè)計(jì)出的程序結(jié)構(gòu)更清晰，開(kāi)發(fā)效率更高。具體對(duì)象間的通信和連接關(guān)系如圖5所示。

　　2.3 產(chǎn)品合格判定算法圖

　　數(shù)控跳頻濾波器產(chǎn)品是否合格的判定方式一般分兩種：一是判定所有頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)；二是判定關(guān)鍵頻率點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)。不論采用哪種判定方式都必須遵從圖6所示的流程。

　　2.4 軟件界面

　　在Visual C#中窗體主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：SDI(single document interface，單文檔界面)和MDI(multiple documents interface，多文檔界面)，本系統(tǒng)采用了MDI多種文檔結(jié)構(gòu)，可方便用戶進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的比對(duì)，同時(shí)有利于測(cè)試對(duì)象的擴(kuò)展。系統(tǒng)軟件界面如圖7所示。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　數(shù)控跳頻濾波器產(chǎn)品可批量生產(chǎn)后，自動(dòng)化測(cè)試代替手工測(cè)試是必然趨勢(shì)。本文設(shè)計(jì)的數(shù)控跳頻濾波器計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)系統(tǒng)就是在這樣的形勢(shì)下設(shè)計(jì)出來(lái)的，具有設(shè)計(jì)成本低、操作簡(jiǎn)單、測(cè)試效率高等特點(diǎn)，現(xiàn)已在實(shí)際的測(cè)試工作中廣泛使用，極大減輕了測(cè)人員的工作強(qiáng)度，測(cè)試人員使用后感到非常滿意?！?/P>