基于GPIB的数字移动通信综合测试仪自动测量系统

基于GPIB的数字移动通信综合测试仪自动测量系统
季青;武军;朱得华;赵品彰;李林
【摘要】介绍了数字移动通信综合测试仪自动测量系统,明确了系统的软硬件组成,分析了校准修正、项目测量、打印证书三个主要测试功能,给出了软件程序流程图和主要界面.通过将自动测量数据与手动测量数据进行对比,说明该系统的测量结果准确、可靠.
【期刊名称】《上海计量测试》
【年(卷),期】2011(000)004
【总页数】4页(P22-25)
【关键词】数字移动通信综合测试仪;自动测试系统;GPIB;自动校准
【作者】季青;武军;朱得华;赵品彰;李林
【作者单位】江苏省计量科学研究院;江苏省计量科学研究院;江苏省计量科学研究院;江苏省计量科学研究院;江苏省计量科学研究院
【正文语种】中文
0 引言
在通信制造行业中，数字移动产品的制造过程和产品的质量都与数字移动通信综合测试仪有密切的关系。

一台数字移动通信综合测试仪通道复杂，测试项目多，测量的工作量大且繁琐，必须实现自动化测量，使计量人员从大量繁重重复性劳动中解放出来[1]，将校准数据有效保存并实现对测量结果的自动修正，保证测量数据的
准确可靠。

本文介绍了一种基于GPIB总线技术，应用VISA I/O接口函数库和SCPI自主研
制的数字移动通信综合测试仪自动测量系统，该系统实现了对被检数字移动通信综合测试仪的自动搜索、自动测量、自动校准和自动出具校准证书的功能。

1 系统组成
1.1 硬件系统
系统的硬件基本组成框图如图1所示。

本自动测量系统用计算机通过GPIB接口卡和线缆与GPIB标准总线仪器搭建成仪器硬件平台。

GPIB标准总线仪器包括被检
数字移动通信综合测试仪和标准装置中的仪器设备，例如测量接收机、信号分析仪、矢量信号发生器、功率传感器、频率计、功率放大器等。

由于每台GPIB标准总线仪器拥有唯一的GPIB地址，计算机则为整个系统的核心，采用GPIB接口卡、GPIB线缆与GPIB仪器相连，通过它对连接在总线上的仪器进行操作，并处理从
通信仪器中获得的数据，而且按用户所希望的格式输出，其中GPIB接口卡实现了GPIB总线与USB总线间的连接。

图1 系统硬件总体结构
1.2 软件系统
本系统在Windows XP 操作系统和Visual Basic 6.0 开发平台下,采用GPIB总线
技术通过VISA I/O接口函数库和可编程仪器的标准命令SCPI来实现对仪器的控
制和数据的采集。

软件系统结构如图2所示，其中主要包括：Windows操作系统、IEEE488卡驱动、VB开发环境等。

图2 软件系统
可视化的Visual Basic通用编程工具开发测试软件，具有易学易用、高效率开发、功能强大等特点。

开发人员能在VB环境下利用上述特点和使用Windows内部的应用程序接口（API）函数、动态链接库（DLL）、对象的链接与嵌入（OLE）以
及开放式数据库连接（ODBC）等技术，快速、方便地开发出图形界面丰富、功能强大的Windows平台下的应用软件系统。

2 系统主要功能
整个测量系统的主要功能包括：校准修正、项目测量、打印证书三个主要组成部分。

2.1 校准修正
从自动测量系统的结构可以看出，标准仪器和测量通道共同完成了自动测量任务，且都会对校准结果产生影响。

为保证校准结果准确可靠，应该对标准仪器、测量通道两部分都进行计量校准[2]。

通道标定是自动测量系统特有的校准要求。

对于系
统中的标准仪器，根据周检计划送往上级计量机构进行溯源。

通道标定就是对测量中使用通道的衰减（或增益）进行测量，为自动测量系统的实际测量补偿提供依据，从而保证自动测量系统测量的准确性。

本系统的通道标定是利用系统中已经被检定或校准的仪器、标定电缆以及适配器(转接损耗可忽略)进行的。

标定电缆是性能稳定的标准电缆。

通道标定之所以利用系统已被计量的仪器进行，而不是采用更为专业的计量仪器进行，一方面是因为这些仪器已经被校准，满足系统的校准要求；另一方面是因为在实际测量时，与被标定通道相连的正是这些已被校准的仪器，也就是说被标定通道本身就包含着通道与仪器端口的连接，其误差可由系统不确定度来修正。

在数字移动通信综合测试仪自动测量系统中不仅提供了自动校准标定功能，也提供了通道标定维护功能，用户可自定义测量信号的幅度、频率等参数，同时支持手动输入修正值。

首先按照软件提示连接仪器，并使其处于程控和开启状态。

按图3中的校准流程
进行校准，校准完毕后各参数及校准数据存放在数据库中，以供测量时调用。

图3 自动测量系统程序流程
2.2 项目测量
图4 软件运行界面
数字移动通信综合测试仪的测量程序流程如图3中所示。

首先系统根据被检仪器
型号从模板中取得测量项目和参数点，并在软件界面的功能区中显示（图4），根据设置的被检仪器GPIB地址自动搜索被检仪器，读出仪器型号、序列号、生产厂家等信息。

根据操作者的指令把某一项测量要求传给测量程序。

在自动测量开始后，提示仪器测试连接简图和说明文字以及进行简单仪器参数设置，再开始对仪器进行测量，同时按需要调用校准数据对测量结果进行修正，然后每个测量项目的测量结果在测量数据显示功能区中实时显示。

同时，系统根据内部集成的各参数指标实时判断测量结果合格与否，标记出超差参数。

2.3 打印证书
在自动测量过程中，各测量项目的测量结果同时也被自动存储，测试结束后，可以选择打印证书，把测量结果生成固定格式的Word环境下的数据表格，以便直接
插入证书录入系统的校准证书中。

目前在国内的校准、测试系统中，有相当大一部分证书、报告都是采用Word制作，操作人员对于Word的使用熟练程度也远高
于其他软件(包括Excel)。

因而在搭建自动测量系统时，自动生成Word格式证书，并能完成两者之间的相互通信，不仅能保持证书格式统一、便于管理，而且能减少系统使用培训开支，提高操作人员工作效率。

为了避免反复输入相同的信息或作重复性的格式修改，我们引用了模板技术。

VB
控制Word制作文档的基本思路是：制作一个Word模板，设置好文档的格式；
通过VB程序创建Word应用程序，打开已经存在的Word模板；设置文档具体
内容，用VB语句可以自如地设置文档内容和格式，实现测量数据在Word报表中的输出。

最后在Word中对生成的文档进行保存，设置文档的保存路径，这样就
完成了整个文档的生成和存储。

3 测量结果的比对
为实现计算机对数字移动通信综合测试仪的正确控制和准确测量，需要对数字移动通信综合测试仪的各项测量项目分别进行手动和自动测量，将结果进行比对。

此处选择了无需校准补偿的射频信号源电平准确度的测量数据进行分析，选取的频率点和电平点覆盖了电平准确度测量的全部范围，手动测量和自动测量分别在相近的两天时间内完成，详细数据见表1。

从表1中可以看出两种测量方式的差值小于测量不确定度，而测量结果的差值完全是由测量重复性、仪器连接重复性、仪器稳定度、端口失配等不确定度引入的，说明本软件的自动测量结果是准确的，并且由于测量结果是自动写入证书，从而避免了在输入大量数据时人为造成的错误，大大提高了测量结果的可靠性。

表1 自动测量与手动测量结果比对RF1频率/MHz电平设定值/dBm测量不确定度/dB自动测量手动测量实测值/dBm 两种测量的差值/dB 1000 -33 -32.785 -32.868 0.083 0.181000 -55 -54.837 -54.926 0.089 0.231000 -73 -72.886 -72.955 0.069 0.231000 -87 -86.896 -86.998 0.102 0.241000 -106 -105.809 -106.010 0.201 0.271000 -117 -116.814 -117.120 0.306 0.501000 -130 -129.548 -130.490 0.942 1.822000 -33 -32.891 -32.958 0.067 0.182000 -55 -54.931 -54.998 0.067 0.232000 -73 -72.941 -73.061 0.120 0.232000 -87 -86.939 -87.102 0.163 0.242000 -106 -105.948 -106.161 0.213 0.272000 -117 -116.139 -115.813 0.326 0.502000 -130 -124.217 -124.398 0.181 1.82 RF3频率/MHz电平设定值/dBm测量不确定度/dB自动测量手动测量实测值
/dBm 两种测量的差值/dB 1000 5 5.129 4.977 0.152 0.181000 -18 -17.929 -18.045 0.116 0.231000 -36 -35.939 -36.052 0.113 0.231000 -50 -50.015 -50.117 0.102 0.231000 -72 -72.021 -72.139 0.118 0.231000 -80 -79.972 -80.088 0.116 0.241000 -90 -89.980 -90.089 0.109 0.242000 5 5.021 4.986 0.035 0.182000 -18 -17.950 -18.018 0.068 0.232000 -36 -36.043 -36.034
0.009 0.232000 -50 -50.069 -50.080 0.011 0.232000 -72 -72.032 -72.100 0.068 0.232000 -80 -80.075 -80.142 0.067 0.242000 -90 -90.096 -90.135 0.039 0.24
4 结束语
本文从系统组成、系统功能和数据比对三个方面介绍了数字移动通信综合测试仪自动测量系统。

数字移动通信综合测试仪自动测量系统不但提高了测量准确度和计量的工作效率，加快了仪器测量的速度，节省工作时间，而且便于多次重复测量，实现了许多采用人工单次手动方式无法完成的功能。

实践证明，其简易的操作性降低了计量数字移动通信综合测试仪的工作难度和复杂程度，其测量过程、数据处理和证书填写的全自动模式避免了人为错误，提高了测量结果的可靠性。

本系统的实际应用，已给计量工作带来了巨大的经济效益。

【相关文献】
[1]梁志国，曹英杰，孙景宇，等.飞机地面测试试验系统综合校准述评[J].航空计测技术, 2001,
21(5): 7-9.
[2]孙宝江，沈士团，陈星.自动测试系统校准方法研究[J].航空计测技术, 2007, 27(1): 30-34.。