虚拟仪器是如何优化自动化测试的呢（虚拟仪器是如何优化自动化测试的方法）

在T/R器件测试中，测试设备的日益复杂和技术的逐步集成迫使测试系统变得更加灵活。一方面，成本压力要求测试系统具有更长的生命周期。另一方面，测试系统仍然必须适应被测设备随时间的变化所带来的各种变化。为了“降本增效”，T/R元件自动化测试迫在眉睫。实现这些目标的唯一方法是采用软件定义的模块化架构，这就是虚拟仪器。

传统仪器与虚拟仪器架构对比[1]

虚拟仪器以PC为基础，以软件为核心，搭配模块化仪器（如PXI/PXIe），以较低的成本灵活定制和实现测试功能。用户通过定制软件获得更高的灵活性和更长的生命周期。同时，用户还可以使用软件工具部署自动化测试序列并自动执行测试项目。

1. 虚拟仪器如何优化自动化测试

1.1 灵活扩展功能

除了传统仪器中的专用组件和电路之外，独立仪器的总体架构与虚拟仪器非常相似。区别在于灵活性以及根据特定需求进行修改和调整的能力。传统仪器可能包含执行特定数据处理功能的集成电路；但在虚拟仪器中，这些功能是由运行在PC 处理器上的软件来执行的。这样不仅可以方便地扩展功能，而且只要提前编写自动化测试程序，软件就可以控制测试系统的自动化执行。

高度灵活的软件定制仪器[2]

用户需要并且要求系统能够不断适应变化，同时也需要可维护和可扩展的解决方案以供长期使用。建立以功能强大的开发软件（如LabVIEW）为核心的虚拟仪器系统，不仅可以设计出软硬件无缝集成的开放式架构测试系统，而且可以保证测试系统不仅能用在今天，而且能也可以在将来使用。轻松集成新技术，根据新需求在原有基础上扩展系统功能，轻松部署自动化测试。

1.2 高精度授时与同步

虚拟仪器的硬件部分是模块化仪器（如PXIe）。 PXI Express规范将PCI Express信号集成到PXI标准中，使背板带宽达到6 GB/s。 PXI Express 还通过整合100 MHz 差分参考时钟和差分触发器来增强PXI 的定时和同步功能。

基于PXI现有的定时和同步功能，PXI Express还提供额外的定时和触发总线，包括100MHz差分系统时钟、差分信号和差分星形触发。通过使用差分时钟和触发，PXI Express 系统提高了仪器时钟的抗噪能力，并且可以传输更高频率的时钟信号。

PXIe 增强型定时和同步功能[3]

综上所述，虚拟仪器具有非常高精度的定时和同步功能，这在自动化测试系统中非常重要，因为在自动化测试系统中，多台仪器之间往往需要进行时钟同步、同步触发等操作。因此，具有高精度同步和定时的虚拟仪器在自动化测试中具有很大的优势。

1.3 媲美桌面仪器的高性能模块

经过多年的发展，虚拟仪器的硬件组成部分——模块化仪器已经拥有几十个品类、上千种相关产品。如此丰富的模块化仪器种类可以匹配各种测试测量场景。

PXIe 模块化仪器[4]

这些仪器级硬件的实现不会牺牲测量性能。事实上，通过模块化仪器方法设计的仪器包括业界最高分辨率的数字化仪、最高带宽的任意波形发生器和最精确的7.5 位数字万用表。

模块化仪器性能指标[5]

模块化仪器具有高集成度、高灵活性、低成本、低功耗等优点，在此前提下，还具有与传统台式仪器相媲美的性能指标。因此，采用模块化仪器，要求成本控制、效率高、且质量控制严格、扩展灵活的自动化测试系统无疑是首选。

2. VST使T/R组件模块化更加高效

2.1 降低系统复杂度

传统的T/R 组件测试可能需要使用多个制造商的各种设备，并在多个地点进行“管道”测试。这不仅需要占用较大的空间，而且不同厂家、不同设备的数据交互方式可能不同，使得整个测试系统庞大且非常复杂。

毫米波矢量信号收发器（VST）模块提供高速、高质量的测量，其架构也能满足被测设备（DUT）的需求，即使需求不断变化。 VST的核心是将宽带矢量信号发生器、矢量信号分析仪、高速数字接口和功能强大的FPGA集成到单个PXI仪器中，以更少的连接集成测试系统要求并简化复杂的T/R组件测试。

VST模块实物图[6]

除了射频或基带波形生成和分析之外，许多T/R 测试应用还需要额外的I/O。这可能需要使用电源或源测量单元(SMU)、用于DUT 控制的基于模式的数字设备或各种其他模拟、数字和直流仪器。

由于VST模块集成了多种测量仪器，在测试T/R器件时，只需使用VST设备加上一些其他模块化仪器即可满足测试要求。这大大简化了系统的整体设计复杂度，并且多个模块化仪器之间的数据交互非常方便，不仅减少了空间占用，而且将“流水线”测试变成了自动化测试，让用户专注于自动化的开发测试软件。

从传统T/R测试系统到自动化测试的转变

2.2 提高速度并增强可扩展性

在验证和生产测试环境中，设备吞吐量、自动化水平和测试时间直接影响结果。 VST 的硬件和软件架构针对测量速度进行了优化，而不会影响测量性能。 VST使用的软件驱动工具确保用户能够快速适应并享受VST提供的业界领先的测试优化服务。

用户可以从100多个C、NET和LabVIEW示例程序中选择合适的程序，轻松开启仪器自动化之旅。 VST 的驱动程序API 包含高级参数，可通过智能优化仪器设置，帮助您以更少的软件调用获得更好的测量结果。此外，多测量并行机制和多DUT测量的软件复杂性也大大降低。使用最新的处理器技术和易于编程的多线程测量实现了出色的测量速度，从而缩短了测试时间。

在LabVIEW 和.NET 中使用VST 驱动程序API 进行测量[7]

作为PXI 平台的一部分，VST 设备与所有PXI 仪器共享相同的基本资源，从而简化了测试开发、触发和同步，并最大限度地提高了测量速度。用户可以使用TClk技术同步多个VST来同步其他仪器，以创建统一的自动化测试和自动化测量解决方案。

多仪器代码整合示意图[8]

3.优秀的T/R组件命令控制平台——PXI数字模式

PXI Digital Pattern 是一款基于矢量的PXI 数字通道板，它将ATE 级数字功能引入到行业标准PXI 平台中。基于矢量的PXI 数字通道板设计用于测试各种射频和混合信号IC，包括射频前端、电源管理IC、收发器以及具有内置连接和传感器的物联网片上系统。

基于矢量的PXI 数字通道板可以使用数字模式编辑器，这是一种用于导入、编辑或创建测试模式的交互式工具。该软件集成了器件引脚图、规格和模式的编辑表，以开发或编辑导入的数字测试矢量和模式。

3.1 命令信号控制

在T/R组件测试中，常常需要多个端口之间的协调与配合。例如，某个端口在什么状态下需要其他端口配合才能实现整体功能？基于矢量的PXI数字通道板可以使用驱动器中集成的数字模式编辑器来实现命令信号控制。

数字模式编辑器不仅可以配置仪器通道如何连接到被测设备、设置每个引脚的电压电平等基本功能；还可用于定义矢量时间集合、设置边沿和比较发生次数，每个矢量可定义四个驱动边沿和比较边沿，从而轻松实现多路命令信号控制。

模式边沿配置时序图[9]

3.2 友好的人机交互

在传统的T/R器件测试中，常常使用专用的FPGA设备来进行命令信号控制。 FPGA编程不仅麻烦，而且复杂。相比之下，使用基于矢量的PXI数字通道板卡，并在驱动器中内置软件工具Digital Pattern Editor，无需编程，只需通过简单的配置设置即可实现命令信号控制。这样不仅省心省力，而且人机交互非常简单友好。

模式编辑器界面

使用Pattern的另一个好处是可以快速适应T/R模型迭代或逻辑变化。一旦发生变更，只需更改配置表中相应的配置并保存即可。传统FPGA遇到此类变更时，可能需要进行大量代码修改才能重新编译、生成和部署。

3.3 无缝访问控制方案

PXI Digital Pattern在LabVIEW中拥有独立的API，可以支持使用LabIVEW中编程实现命令交互控制。前面提到的软件工具数字花型编辑器还可以支持在LabVIEW中通过API直接调用，从而可以在花型编辑器中编辑命令信号控制表，并在控制程序中无缝连接。 LabVIEW提供了大量的例子，使得软件编程更加友好，让初学者能够快速上手。

LabVIEW调用Pattern编辑器示例[10]

4. 总结

模块化VST设备和基于矢量的PXI数字通道设备在辅助T/R组件的自动化测试方面发挥了重要作用。虚拟仪器通过共享组件、高速总线和开放的用户定义软件，帮助T/R测试系统具有更高的性价比、更开放的灵活性、更高的测试效率和更高的集成度。利用虚拟仪器构建测试系统，可以轻松实现自动化“黑光测试”。因此，虚拟仪器成为当前T/R器件自动化测试需求的最合适选择。

基于虚拟仪器平台的自动化测试方法[11]

结论本文我们详细介绍了T/R元件虚拟仪器自动化测试系统中的两大法宝——VST和Pattern。 VST系列产品作为射频测试测量的强大工具，为T/R器件测试系统的高效自动化射频测试提供可靠支持； Pattern系列产品提供高精度可编辑指令信号控制。两大法宝相辅相成，借助虚拟仪器平台共同辅助T/R元件测试。

审稿人：彭静