WLAN终端射频自动测试系统设计

WLAN终端射频自动测试系统设计徐冠苏，李书芳北京邮电大学电磁场与微波技术系，北京 (100876)E-mail：xuguansu@摘要：本文首先阐述WLAN终端射频型号核准测试的技术和方法，然后分别从硬件和软件的实现介绍了WLAN射频自动测试系统设计原则和实现方法。

本系统以GPIB总线技术为基础，测试仪器都配有GPIB接口，PC机通过GPIB总线与测试仪表进行通信（IEEE488.2标准），调用测试函数驱动仪表执行测试项目。

此外系统功能还包括测试结果处理、自动生成测试报告等工作。

该系统极大地提高了测试效率以及测试的准确性和客观性，为射频测试系统集成与开发提供了参考。

关键词：WLAN；射频型号核准测试；自动测试系统中图分类号：TP2061．引言无线局域网(WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它使用无线信道来接入网络，为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段，并成为宽带无线接入的有效途径之一。

其中，基于802.11a/b/g标准的终端产品发展尤为迅速。

从基于WLAN网络提供数据业务的网卡，手机直到INTEL的“迅驰”技术，使WLAN成为笔记本的基本配置。

在如此多样化的产品中，保证所有设备网内的互通和同频段不同系统的设备正常工作就显得尤为重要。

物理层遵循标准的一致性是各种无线终端设备实现互操作能力的基础，对WLAN 产品进行测试，目的是检验WLAN设备是否能够完成所需要实现的功能，是否满足性能指标的要求，是否符合802.11标准，从而确保产品能够可靠、稳定、安全的运行[1]。

2．WLAN测试方法本所介绍的自动测试系统主要应用于国家无线电监测中心的型号核准测试工作，因此主要包括PHY层（物理层）的测试项目，包括等效全向辐射功率（EIRP）、频率范围、频谱模板、载波频率容限、占用带宽、杂散发射限值等[2]。

测试过程主要由带有信号分析功能的频谱仪和信令连接功能的综合测试仪完成射频参数的精确测量。

例如，手动测试“最大功率谱密度”测试项，所需要的步骤如下：⑴将被测设备通过衰减器连接到频谱仪，发射机调制、全时隙、满功率发射，按CENTER键将频谱分析仪的中心频率调整到发射机的标称工作频率上，按 SPAN 键将频谱分析仪的频宽设置为适当频宽,按COUPLING键设置分辨率带宽和视频带宽1MHz,设置扫描时间为AUTO,在频谱仪上出现调制信号的频谱。

⑵按SPAN键将频宽减小到适当值，按SEARCH键找到信号频谱的峰值点，按MARKER TO CENTER键将最大值点移到频宽中心，将频宽减小到零，读出MARKER的值，记录到原始记录中为D,加上生产厂商申报的天线增益B, 那末E=D+B的值就是最大功率谱密度，此值不能超过指标的规定。

3．WLAN射频自动测试系统3.1 硬件设计安立的MT8860C是市场上仅有的能够通过网络模式或者直接模式进行802.11设备测试的一体化综合测试仪（如图1所示），它所提供的高速测试方案既适合于生产线测试也适合于设计验证测试[3]。

MT8860C有两种基本工作模式："网络模式"和"直接模式"。

本文所介绍的系统为自动测试系统，要尽可能的减少人工设置如：改变信道、改变传输速率、改变调制方式，在"网络模式"下，仪表通过标准的WLAN信令与被测设备建立连接，然后就在该连接上进行发射机与接收机性能测试，因此采用网络模式。

图1 WLAN综合测试仪：MT8860CFig1 WLAN Test Set: MT8860C装有自动测试系统软件程序的PC机通过GPIB总线和MT8860C综测仪与罗德施瓦茨的FSQ频谱仪相连，其中GPIB总线负责控制命令的发送与接收。

每台连接在GPIB总线上的仪器要求有确定的GPIB 地址，GPIB 地址的表示形式为：GPIB[board]:: primary address[::secondary address][::INSTR]其中board为GPIB接口的编号，primary address和secondary address分别表示主设备和辅助设备的地址，取值在0-30之间，INSTR表示设备是一个仪表[4]。

无线终端设备（网卡、WiFi手机）通过USB接口与PC机相连， PC机通过终端厂商提供的软件为WLAN终端配置IP地址等参数信息，终端天线的射频输出端口通过射频线缆和衰减器与MT8860C综测仪的射频输入端相连，以保护仪表，并且通过功分器和频谱仪FSQ的输入端相连（如图2所示）。

图2 系统硬件结构Fig2 Architecture Of System Hardware3.2 软件设计3.2.1 系统输入输出项目WLAN终端自动测试系统的主要作用是进行无线网卡等设备的核准检测以及生产检测报告及保存测试相应信息。

这些信息包括：测试设备类型信息、测试具体项目信息、生产单位信息、测试环境信息。

系统除了要在执行测试的过程中即时输出测试结果，结果判定等必要信息之外，系统最重要的输出是由测试结果和报告信息构成的核准报告。

核准报告完全由系统自动根据报告模版自动生成，此项功能大大提高了工程师的工作效率。

3.2.2 系统的设计模型系统采用通用的Smalltalk模型，即由显示逻辑部分(表示层)，事务处理逻辑部分(控制层)和数据处理逻辑部分(数据层)三部分组成整个系统的三层设计模式[5]。

其中表示层的功能是实现与用户的交互，功能层的功能是进行具体的运算和数据的处理，数据层的功能是数据的存贮。

自动测试系统软件设计结构模型（如图3），WLAN射频测试系统从系统模块上分为用户交互界面、测试执行模块、数据处理模块和数据库模块4个部分。

图3 系统软件结构Fig3 System Software Architecture3.2.3 功能模块介绍用户交互界面是用户操作程序的主界面。

在此界面中用户需要输入测试设备的基本信息。

不同的设备类型采取的标准不同，对应测试项目，底层的调制方式，信令控制方式不同为了方便不同设备测量，因此首先在该模块设置。

此外该交互模块输入的设备信息和参数将被后续的报告生成部分导出，作为型号核准报告的一部分显示出来。

程序将根据设备类型自动连接对应的数据库，加载测试项目和默认测试参数。

测试执行模块是程序最主要的部分，此模块下可以实现用户与测试仪表和测试数据的交互，测试流程的执行和测试结果的保存都是在此进行的。

本套自动测试系统主要使用GPIB 总线控制接口仪器。

仪器驱动控制由仪表已有的驱动程序实现，主要功能是将自动测试控制模块和控制界面的命令转化为仪表可识别的指令通过GPIB总线传递给每台仪表，再将每台仪表的测试结果返回自动测试控制模块。

在测试模块中建立一个测试控制函数，例如TestExecute函数：Public Function TestExecute(ByV al vDevOrder As Long, _ '被测设备序号ByV al vItemOrder As Long, _ '被测项目号ByV al CHOrder As Long, _ '频点/信道号ByV al lngTestCount As Long, _ '测试执行的次数Optional mstrPicPath As String) As Long '图像保存的路径该函数会根据被测项目号调用具体的测试执行函数完成测试。

测试控制函数含有获取仪表句柄vi的命令，控制命令通过获取到的仪表句柄传送给仪表。

一般仪器驱动器都要包含一个或多个应用函数，例如R&S公司的频谱仪FSQ就有以下的应用函数，该函数用于读取频谱仪的一条轨迹线。

ViStatus rsfsp_appReadSpectrum (ViSession instrumentHandle, ViInt32 measurementMode, ViInt32 frequencyParameter, ViReal64 startFrequency_Hz, ViReal64 stopFrequency_Hz, ViInt32 sourceTrace, ViInt32* noofPoints, ViReal64 [] traceData)报告生成模块的主要作用是根据报告号查找数据库中相应的信息并将其填进报告模版中。

其设计的最大困难是需要填的数据较多，而且模版有时候会变化，如何能使报告模版更改的情况下而无须更改程序的源代码是一个必须解决的问题。

设计中采用了小的执行模块加报告模板脚本的设计方案，充分利用word 提供的书签功能和与VB的应用程序接口，将大量数据库查询语句作为脚本写进模版中，同时要填写的信息也分类标记，并且将这两项都设置位书签，按一定规则进行标号。

可执行程序部分运行时只需按顺序读取标签内容，如果是查询语句则执行查询操作，并将返回的结果按照结果书签标记定位填入报告就可以完成操作。

程序的代码短小精悍，只有简单的读写操作和一些判断功能，独立性好。

而且开放的报告模板可根据用户需要按照要求随意编辑，相当灵活。

数据库方面选择了SQL Server 作为后台数据库。

数据库分担了系统的一部分数据管理任务，负责保存和分析结果数据。

数据表的设计包括存储字段、表索引设计、表间关系等设计。

设计中我们充分考虑用户需求，从数据检索的方便快捷性出发，综合考虑数据完整性，以及数据更新时的一致性，设计出的数据库冗余小效率高。

将所有信息按照数据结构的理论建立测试结果表、测试项目指标表、产品信息表和报告记录表等。

测试结果值和判断结果是否通过信息放在测试结果表中，在出具测试报告时可以直接读取结果记录。

测试项目参数表中存放参数设置信息，当测试要求发生变化时可以很容易的修改。

报告结果记录表格中保存出具测试报告的信息，方便日后查询和对测试结果的统计。

3.2.4 开发工具的选择作为自动检测平台灵魂的软件，在整个系统的先进性、可靠性和实用性中起着关键性的作用。

根据系统的要求和编程简单的原则，本测试系统的前端软件也就是界面部分采用Visual Basic 6. 0（简称VB6）开发，后台数据库采用SQL SERVER 2000，而仪表驱动部分则通过VB以及Agilent公司的IO library。

仪表驱动程序的开发采用VB语句封装仪表厂家提供的仪表SCPI命令（Standard ControlProgramming Interface），并采用Agilent公司的IO library 平台进行GPIB控制。

GPIB总线驱动程序选择Agilent公司的IOLibSuite软件，软件中带有IVI驱动函数。

IVI驱动函数涵盖了一类仪器90 %以上的功能。