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在射頻／微波系統中需要把信號頻譜進行恰當地分離，完成這一功能的元件就是濾波器，該家族中的數控跳頻濾波器以多頻點跳變、跳變靈活、速度快、適應性強等特點日益受到用戶的青睞。隨著仿真軟件的不斷完善，生產材料和生產工藝水平的不斷提高，數控跳頻濾波器的批量生產成為了可能。面對成百上千的數控跳頻濾波器測試任務和測試數據整理工作，如何高效地進行產品測試，減輕測試人員的工作強度，擺在了生產廠家的面前。鑒于此，在通過大量的數控跳頻濾波器測試實踐后，利用計算機軟件和硬件技術，結合矢量網絡分析儀，設計出了界面友好、操作簡單、運行穩定可靠的數控跳頻濾波器計算機輔助測試(CAT)系統，該系統的使用效果非常理想。 1 硬件組成和設計 1.1 數控跳頻濾波器工作原理 數控跳頻濾波器是數字控制技術同濾波器技術結合的產物，通過向數控跳頻濾波器的控制引腳輸入不同組合的高低電平來選擇濾波器中的電容陣列，從而達到選擇濾波器不同工作頻率點的目的，其原理如圖1所示。 如果把高電平用1來表示，低電平用0來表示，那么不同組合的高低電平就相當于二進制編碼，如某數控跳頻濾波器控制引腳為8，則其二進制編碼范圍為00000000～11111111，可對應于28=256個頻率點。 在理解數控跳頻濾波器的工作原理的同時進行了大量的測試實踐，解決了數控跳頻濾波器CAT系統硬件組成的兩個關鍵技術，即頻率點的自動跳變和測試數據的自動獲取，從而實現了數控跳頻濾波器計算機輔助測試系統的硬件組成架構。 1.2 頻率點的自動跳變 計算機的并口(也稱為打印口)是25針D形接頭，它有一個8 bit的并行數據端口，可以寫入數據，也可以讀出數據，引腳是。PIN2～PIN9，定義如表1所示。 如果把這8個引腳當成一般的數字輸出的腳位看待，上述8個引腳就相當于是8個數字I／O輸出的位置一般。當通過數據端口傳送數據時，就是改變這8支腳的電平狀態；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據。 將計算機并口的8 bit數據端口引腳和數控跳頻濾波器的控制引腳連接起來，形成如圖2所示的物理鏈路，通過計算機軟件編程控制數據端口數據的自動輸出和更新，以選擇數控跳頻濾波器的不同的電容陣列，從而實現數控跳頻濾波器頻點的自動跳變。 1.3 測試數據的自動獲取 矢量網絡分儀是數控跳頻濾波器的主要測試儀器，為了滿足用戶自動測試的需要，廠家通常在設備上提供USB、LAN、GPIB等用于和計算機通信的接口，以及和這些接口編程相關聯的動態鏈接庫、COM等組件鑒于設計時使用的矢網是8735D，所以以GPIB通信方式為例來加以說明。 首先要在計算機上安裝一塊PCI-GPIB卡，并安裝相應的驅動程序，然后用一條GPIB電纜通過GPIB接口將計算機和矢量網絡分析儀連接起來，并設置好矢量網絡分析儀的GPIB通信地址，形成如圖3所示的獲得測試數據的物理鏈路。最終利用廠家提供的動態庫編程自動發送提取插損、BW3dB、VSWR、矩形系數、遠端抑制、Q值等數據的命令，得到了相應的測試數據。 2 軟件架構與設計 數控跳頻濾波器計算機輔助測試系統基于Windows操作系統平臺，使用Microsoft Visual c#2005開發工具和面向對象的編程方法設計，實現了數字化檢測精度、完善的用戶界面、豐富的操作功能和可擴展性、可重用性、可維護性，并提供有價值的小工具調用功能。 2.1 面向對象技術和方法的應用 現代面向對象技術的觀點是基于一種直觀的思維方式，以一種自然的方法來描述客觀世界，把客觀世界的事物看成一個個不同的對象，每一個對象都有自己的屬性和方法，對象之間采用消息等機制進行通信。其基本的特征有數據抽象、封裝、繼承、多態及消息通信等，比之面向過程的方法在開發效率、代碼的可重用性、軟件的可擴展性和可維護性等方面具有明顯的優點。 圖中的對象包括了系統的測試、處理、控制、結果的表達與存儲等過程，分別使用動態鏈接庫、COM組件、C#中的類和模板等形式進行代碼的封裝。 2.2 軟件架構 Visual C#開發環境提供了非常好的軟件架構模型，使設計出的程序結構更清晰，開發效率更高。具體對象間的通信和連接關系如圖5所示。 2.3 產品合格判定算法圖 數控跳頻濾波器產品是否合格的判定方式一般分兩種：一是判定所有頻點的測試數據；二是判定關鍵頻率點的測試數據。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現方式：SDI(single document interface，單文檔界面)和MDI(multiple documents interface，多文檔界面)，本系統采用了MDI多種文檔結構，可方便用戶進行測試數據的比對，同時有利于測試對象的擴展。系統軟件界面如圖7所示。 3 結語 數控跳頻濾波器產品可批量生產后，自動化測試代替手工測試是必然趨勢。本文設計的數控跳頻濾波器計算機輔助測試(CAT)系統就是在這樣的形勢下設計出來的，具有設計成本低、操作簡單、測試效率高等特點，現已在實際的測試工作中廣泛使用，極大減輕了測人員的工作強度，測試人員使用后感到非常滿意。 |
