在采用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試多端口微波器件時(shí)，測試過程中需要更換測試電纜和DUT不同端口之間的連接。如用兩端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量雙工器，除了次連接以外，在測試過程中還需要變換兩次連接，測試者要另外做出四次連接動作（兩次接電纜，兩次接測試負(fù)載），然后再對儀器進(jìn)行手動操作測試。在大批量生產(chǎn)情況下，這種傳統(tǒng)測試方法的測試效率較低，測試成本較高；尤其是高低溫試驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的測試方法無法滿足需求。
    本文討論了一種自動化測試方法的實(shí)踐——通過開關(guān)矩陣和自動化測試軟件來快速地完成雙工器的大批量高低溫試驗(yàn)。
問題的來源
    本文所討論的問題來自數(shù)百只雙工器的 高低溫試驗(yàn)，要求被測雙工器在-30°C和+60°C的高低溫試驗(yàn)箱里各放置60分鐘，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試其S參數(shù)，出廠要求100%全檢。
    圖1為雙工器的電原理圖，其中TX/RX/ANT分別為發(fā)射/接收/天線端。雙工器的測試指標(biāo)包括ANT至TX之間、ANT至RX的插入損耗，TX和RX之間的隔離，以及三個(gè)端口的駐波。
    首先我們采用了傳統(tǒng)方法進(jìn)行高低溫試驗(yàn)，表1顯示了測試流程和花費(fèi)時(shí)間。

    表1. 傳統(tǒng)的高低溫試驗(yàn)方法及耗時(shí)

    按照傳統(tǒng)的工藝流程，每只雙工器的高低溫試驗(yàn)需要耗時(shí)約3小時(shí)40分鐘，無論如何，這樣一天只能完成3只雙工器的高低溫試驗(yàn)，如果是100只，需要花費(fèi)33個(gè)工作日，這顯然是不可接受的。

    多端口微波器件的高效率測試解決方案

    常溫測試方法介紹

    我們采用2×N的全開關(guān)矩陣來擴(kuò)展矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試端口，以適應(yīng)多端口微波器件的測試。
    圖2顯示了采用2×6開關(guān)矩陣進(jìn)行雙工器測試的系統(tǒng)連接圖，其中網(wǎng)絡(luò)分析儀通過開關(guān)矩陣后變成了“6端口”。采用開關(guān)矩陣后，測試參考面延伸至六條測試電纜的端口，開機(jī)后，首先對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，自動化測試軟件可以記錄并保存每個(gè)通路的校準(zhǔn)值，并在測試過程中調(diào)用；連接好被測件后，根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)置好測試條件，然后點(diǎn)擊“開始”鍵，軟件會自動完成整個(gè)測試過程并生成測試報(bào)告。
    通過自動化測試軟件的指令，可以自動切換不同的測試通路，依次完成雙工器1和雙工器2的各項(xiàng)指標(biāo)的測試，而不需要手動更換電纜和測試端口。

    圖2. 采用開關(guān)矩陣進(jìn)行雙工器的自動化測試

    采用圖2的自動化測試系統(tǒng)，完成校準(zhǔn)、測試條件設(shè)置后，測試一只雙工器只要花費(fèi)幾秒鐘時(shí)間，常溫條件下，一天可以完成200-300只雙工器的測試，相比兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測量法，測試效率至少提高了五倍。同時(shí)測試精度也是與采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一致的。

    表2. 自動化測試系統(tǒng)的高低溫試驗(yàn)方法及耗時(shí)

    按照自動化測試的工藝流程，八只雙工器的高低溫試驗(yàn)需要耗時(shí)約2小時(shí)51分鐘，這樣一天至少可以完成24只雙工器的高低溫試驗(yàn)，如果是100只，只需要花費(fèi)4.2個(gè)工作日，這比傳統(tǒng)的工藝流程測試效率提高了8倍。
    按照上述實(shí)驗(yàn)方法，我們總共完成了500只雙工器的高低溫及常溫的測試，花了不到20天時(shí)間。根據(jù)高低溫試驗(yàn)箱的容量以及開關(guān)矩陣的通路數(shù)，測試效率還可以進(jìn)一步提高。

    實(shí)測結(jié)果

    常溫測試結(jié)果

    圖5顯示了采用圖2的方法對一個(gè)雙工器的常溫測試結(jié)果。

圖5b.ANT-RX通路損耗

    低溫測試結(jié)果
    圖6顯示了采用圖3的方法對一個(gè)雙工器的低溫測試結(jié)果。

圖6a.ANT-TX通路損耗

圖6b.ANT-RX通路損耗

    高溫測試結(jié)果

    圖7顯示了采用圖3的方法對一個(gè)雙工器的高溫測試結(jié)果。

圖7a.ANT-TX通路損耗

圖7b.ANT-RX通路損耗

    作為自動化測試軟件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所有測試數(shù)據(jù)都可以被保存和溯源，這為各類微波器件在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)保障。

    結(jié)論

    本文討論了一個(gè)非常具有實(shí)用意義的測試方法，通過實(shí)際應(yīng)用，我們可以得出以下結(jié)論：
    1.采用開關(guān)矩陣可以大大提高矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試效率。
    2.本文所描述的測試方法適用于生產(chǎn)線的大批量測試，將會大大提高測試效率、降低測試成本。
    3.本文所描述的測試方法十分適用于各類多端口微波器件的高低溫試驗(yàn)。
    4.采用開關(guān)矩陣的測試精度和直接測量法是一致的。
    5.采用自動化測試軟件，可以對被測件的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便溯源。