传统测试设备与合成仪器的选择

传统测试系统与合成仪器

　　在激励测量测试过程中有五个关键的时间元素：DUT设置（包括预热）、激励设置、响应设置、校准与实际测量。

　　在传统系统中，必须用一台中心计算机或控制器来协调测试过程的各个步骤。单台仪器的校准必须考虑互连电缆、连接器等的因素，它们会增加测试站之间的测量不确定性。另外，必须在各台仪器之间建立某种水平的同步机制，以确保正确的信号注入、捕捉与分析。对于T/R模块，DUT需要电源、控制、通信、监控，还需要与设备其余部分的同步。

　　在一个合成仪器中，激励、响应和DUT接口都紧密地集成与同步。校准在系统级完成，直到DUT接口。因此大大减少了不确定性的来源。整个系统作为一个同质环境运行，而不是一种多对象的组合。

　　五个测量通道对一个测量通道

　　对于T/R模块的测量，需要五种传统仪器：频谱分析仪、网络分析仪、噪声系数分析仪、调制分析仪和功率计。

　　而在合成仪器中，所有需要的测量都通过一个响应通道完成，一般采用公共的数字化数据。测试者不需要在多台仪器之间转换就能完成测量，只有一个测量通道，而无需考虑多个通道。

　　测量时间应只受DUT性能与延迟/安定特性的限制。一旦实现这种情况，测试环境便为按速度进行优化。

　　对于传统仪器环境，测量时间依赖于使用的各台仪器，还有测量路径与数据测量的转换、同步，以及系统级的中心控制/排序。由于它们都与各自仪器紧密关联，因此测量本身无法作优化，也无法利用公共的采样/数字化数据块。

　　对于合成仪器，可以对多个测量作排序，充分利用公共的数据块，实现测量空间的优化。此时，仪器之间与测量/数据路径之间不存在切换问题，环境自身就是同步的，包括DUT。控制/排序可获取所有系统资源的最大性能优势。此外，环境为同质性，允许作连续计算、信号处理和条件运行。

　　让我们看一下对T/R模块的多个基准测试，考虑到平均有20个不同测试案例，传统机架与堆叠测试系统需要约3至4小时的测试时间。而一个经高度优化的合成仪器只需要4至6分钟的测试时间，其中1分钟还用于DUT的预热。即使考虑了基准近似，以及在生产测试环境中更换DUT所花的时间，采用综合测试环境也可以将测试速度提高30倍。

　　如果比较这两种系统的成本，混合型合成仪器的首次建设成本一般只有传统机架-堆叠系统成本的10%。考虑在一段时期内节省的测试时间，混合型合成仪器具有优异的成本特性。如果我们再考虑较少的测试站数会占用较小的空间，需要更低的供电要求，则其经济性是不容置疑的。

　　更方便支持未来更新升级

　　在选择过程中，还需要特别检查一个额外项，那就是在更长的时间周期内，两种系统能在多大程度上管理设备的更新、适应新的需求和重新配置，以支持多种产品系列。

　　传统机架-堆叠系统采用"叉车"方案管理设备更新问题，即更换。不过，如果一种仪器不再生产，更换就变得不可能，而必须修改测试程序和测试执行方法，以适应不相同的仪器。如果新需求落入了相应仪器的性能包络中，就可能要适应新的需求，并为不同产品/产品系列重新配置一个传统解决方案。举个例子，如果一些测量或全部测量都需要运行在一个较高频率下，则全部相关仪器都必须能支持扩展的频率。那些不支持的仪器就必须换掉，哪怕只是在较高频率下作一次测量。

　　另一方面，合成仪器在管理设备更新和改变需求方面特别灵活。由于合成仪器是基于测试，而不是基于仪器，因此它们不受设备更新的影响。当需要作新的测量时，可以简单地在综合测试环境中编写代码（只要总的系统性能包络能支持）。如果一个新需求的测量落在当前包络的外面，需要的只是更换或增加一个或多个模块，其特性（如有较高的工作频率）可将系统性能包络扩展到新的测量需求。

　　应用实例

　　一旦完成了对最优测试环境类型的选择，仍然需要针对特定应用去做环境的实现和定制。对于最终用户，可以购买或开发各种模块与软件，然后尝试建立一个合成仪器系统，不过也有现成的解决方案，可大大简化这一过程。其中一个解决方案就是Aeroflex的SMART^E（综合多功能自适应可重配置测试环境）。对此特例，模块测试环境（工作频率高达40GHz）被选择为这一测试应用的基本环境（见图1）。

　　客户作出这一选择的依据不仅是它的性能和持有/运行成本，还有大幅减少的启动成本。它们包括与测试环境中DUT集成（不是简单的接口）相关的活动，以及将测试计划转换为一系列可执行测试程序/顺序。

对T/R模块作的一些测试如下：Pout与Pin、总吸收功率、谐波、噪声系数、脉冲