利用新型合成仪器解决系统级测试难题

技术分类: 测试与测量  | 2008-03-31
Francesco Lupinetti博士, Aeroflex Test Solutions首席技术官

  当今世界电子元件及产品正在加速发展,在大多数商业应用中,从设计到生产的周期现已缩短为只有六个月。而且,设备的内容及拓朴结构已经从单一功能元件迁移到多功能元件,进而还会迁移到整个子系统和系统中,在迁移时通常采用单个组件方案的形式(例如,用于智能电话和iPhone 之类的设备)。现在,对于多载波功率放大器 (MCPA) 和软件定义的无线电 (SDR) 而言,直接软件控制和设备配置已司空见惯。例如 RFIC 之类的设备只能在混合信号环境中及实时条件下操作和测试。

  鉴于所有上述考虑,能满足这些特性和需求的理想测试设计和制造 (DFT&M) 测试解决方案便迅速应运而生。通过“合成”仪器,我们可顺利地提供和满足这些特性和需求。很简单,与静态堆砌式测试系统不同,合成仪器能够随着在被测设备 (DUT) 的发展进行系统性变化。

  合成测试

  传统的测试系统供应商将多个台式仪器或特定的仪器模块组合在一起,然后在这些仪器和产品之间使用相应的互连缆线和连接器将它们堆砌起来。然后,供应商添加软件,用这些软件调用嵌入在这些仪器中的可用功能。在测试系统的发展过程中,这种方式通常被称为“堆砌式”测试。现在,人们通常在单机配置中采用这些传统的仪器,或将它们用作测试系统的一部分,包括示波器、数码万用表、频谱分析仪和频率计。

图1正在接受测试的设备从系统到合成测试环境的无缝过渡


  合成仪器通过结合软件应用程序编程接口 (API) 测量算法、硬件模块和基于仪器核心功能架构的系统级校准软件,将传统仪器中的信号激励和分析能力进行“合成”。合成仪器的概念已植根于当今无线测试的各个领域,如雷达及电子战 (EW) 发射机和接收机、软件无线电、移动/手持设备及电话、无线基础设施、元件和子系统以及其它通信系统中设计。

  这种合成架构还增强了对测试系统的升级能力,以及系统化处理设备过时报废问题的能力。在出现需要升级或报废设备的情况时,只需添加或替换直接受影响的功能块,而不必更换整套仪器或相关的测量及测试应用程序。这样就能减少处理报废仪器的成本,还能降低相关的技术风险。

  在采用合成系统后,就能通过使用模块化硬件组件、系统软件和模块化测量及应用软件建立多种信号类型,包括数字、模拟、电源、射频和微波信号。合成系统的架构提供了独特的能力,既可以单独也可以同时控制模块,充分对硬件、测量库及应用程序功能加以利用。该系统还能保护独立于硬件的软件测量库在硬件功能的发展过程中免受重新开发的风险。

图2多个测试系统与一个可伸缩具有适应性的合成测试环境之比较


  合成系统能解决多个行业的测试难题。合成系统的定义是将模块化硬件和软件组件结合在一起,形成一种新的功能强大的测试仪器,与传统的一个盒子只能提供一种测试功能的堆砌式仪器相比,这一技术具有独特的优势。合成系统的架构使用户可以利用多个并行通道;因此,与传统的堆砌式配置相比,可将测试时间和产量提高四倍到十倍。

  合成测试系统的关键优势

  ● 减少每个测试单位的成本
  ● 缩短测试时间,并提高测试产量
  ● 减少测试设备的需求和测试系统的配置
  ● 提高测量速度和测量的准确性
  ● 简化系统级的校准工作
  ● 减少投资、维护和拥有成本
  ● 减少产品的报废和升级问题
  ● 提供适用于下一代测量算法开发的平台
  ● 平台的独立性及系统重复使用模型
  ● 从系统硬件和软件配置中提取测试应用程序和测量软件

  合成系统能减少升级问题和产品报废问题。可根据需要完整和独立地替换硬件、系统软件、应用程序和测量功能架构块。这样可减少升级成本以及可能会影响到测试应用程序配置的系统集成风险。

  合成系统还解决了重新校准的问题,这一问题是由于设备允许将校准和功能测试环路直接编程到系统功能块中而产生的。合成系统允许在运行时连续执行校准程序,从而不必预先规划重新校准指定系统通常所需的停机时间。此外,这种连续的嵌入式校准能力还增强了测试系统的总体完整性。

  合成架构还提高了对测试系统进行升级及系统化地处理设备报废问题的能力。在出现需要升级或报废设备的情况时,只需要添加或替换直接受影响的功能块,而不必更换整套仪器或相关的测量及测试应用程序。这样就能减少处理报废仪器的成本,还能降低相关的技术风险。

图3Aeroflex合成测试系统图中显示的Aeroflex SMART^E合成测试系统的配置为在相控阵雷达测试中使用的收发模块图左侧显示仪表门已关闭图右侧显示仪器配置


  合成仪器的概念对待硬件的方式与面向对象的编程技术对待软件“模块”的方式一致。因此,面向对象的软件与合成仪器的方法能很好地配合。高级合成方式利用与功能硬件模块“一对一”关联的软件对象。此外,此类方法还采用了与软件对象一样的激励和分析算法。这种将与功能硬件模块相关的所有必需信息封装到一起的方式,使智能软件可以很容易地将各个模块组合到不同的配置中,然后确定最终的激励或分析能力。简言之,如果知道了每个模块的传输功能,就能将它们组合在一起,创建出复杂的激励或测量模式。由于模块被当作对象,因此对象中可同时存在一组或多组校准系数。这样就可以在多种方式组合模块的同时还能保持高质量、敏感度的系统级校准。

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