在采用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試多端口微波器件時(shí)，測(cè)試過(guò)程中需要更換測(cè)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(cè)量雙工器，除了次連接以外，在測(cè)試過(guò)程中還需要變換兩次連接，測(cè)試者要另外做出四次連接動(dòng)作（兩次接電纜，兩次接測(cè)試負(fù)載），然后再對(duì)儀器進(jìn)行手動(dòng)操作測(cè)試。在大批量生產(chǎn)情況下，這種傳統(tǒng)測(cè)試方法的測(cè)試效率較低，測(cè)試成本較高；尤其是高低溫試驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)的測(cè)試方法無(wú)法滿足需求。
    本文討論了一種自動(dòng)化測(cè)試方法的實(shí)踐——通過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣和自動(dòng)化測(cè)試軟件來(lái)快速地完成雙工器的大批量高低溫試驗(yàn)。
問(wèn)題的來(lái)源
    本文所討論的問(wèn)題來(lái)自數(shù)百只雙工器的 高低溫試驗(yàn)，要求被測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(wú)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(cè)試解決方案

    常溫測(cè)試方法介紹

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

    圖2. 采用開(kāi)關(guān)矩陣進(jìn)行雙工器的自動(dòng)化測(cè)試

    采用圖2的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，完成校準(zhǔn)、測(cè)試條件設(shè)置后，測(cè)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(cè)試，相比兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測(cè)量法，測(cè)試效率至少提高了五倍。同時(shí)測(cè)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(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的高低溫試驗(yàn)方法及耗時(shí)

    按照自動(dòng)化測(cè)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(cè)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(cè)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(kāi)關(guān)矩陣的通路數(shù)，測(cè)試效率還可以進(jìn)一步提高。

    實(shí)測(cè)結(jié)果

    常溫測(cè)試結(jié)果

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

圖5b.ANT-RX通路損耗

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

圖6a.ANT-TX通路損耗

圖6b.ANT-RX通路損耗

    高溫測(cè)試結(jié)果

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

圖7a.ANT-TX通路損耗

圖7b.ANT-RX通路損耗

    作為自動(dòng)化測(cè)試軟件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所有測(cè)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(cè)試方法，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，我們可以得出以下結(jié)論：
    1.采用開(kāi)關(guān)矩陣可以大大提高矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試效率。
    2.本文所描述的測(cè)試方法適用于生產(chǎn)線的大批量測(cè)試，將會(huì)大大提高測(cè)試效率、降低測(cè)試成本。
    3.本文所描述的測(cè)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(kāi)關(guān)矩陣的測(cè)試精度和直接測(cè)量法是一致的。
    5.采用自動(dòng)化測(cè)試軟件，可以對(duì)被測(cè)件的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便溯源。