【三】如何实现生产过程中的自动化测试？——降低信号衰减现象

自动测试系统（ATE），尤其是那些包括射频测量的系统，通常采用较小规格的继电器来构建。比如说单刀双掷（SPDT）或单刀四掷（SP4T）继电器，针对特定的应用要求，使用测试适配器中的外部导线将这些继电器重新进行配置构建不同的拓扑结构。这为系统架构师提供了很大的灵活性，可以根据需要微调开关网络。举个例子，一个具有八个独立的 SP4T 继电器的开关模块可以通过使用外部同轴导线重新配置成一个两组SP12T的多路复用器，从而扩展一个2通道示波器的输入输出。在另一个不同的应用中，同样的八个SP4T 的开关模块还可以配置成一个4x4的矩阵。在同一个测试平台上测试高度混合的产品的生产环境中，通常对板卡的灵活性具有很高的要求。然而，要满足这样的灵活性，通常需要额外的同轴线缆来构建更大的开关网络，这对系统性能来说是个不利因素。根据不同的应用，选择的线缆类型可能会非常关键。

1 示例—基础

让我们测试一下在ATE系统中常用的两种同轴线缆RG178和RG316，下表列出了它们的关键参数，可以看到两组数据很相似。

图1、两种不同的50Ω同轴线缆的参数比较

2 示例—引申 

两种线缆具有相同的传播延迟时间以及每英尺相同的电容。两种线缆都需要在50Ω的环境下使用。可以注意到在衰减值上两者是不同的。如果我们考虑在一个测试系统中的输出140 MHz方波的信号源仪器和被测设备之间连接一条12英尺的同轴线缆，那么该波形的5次谐波位于700 MHz。信号的衰减是关于频率的函数，使用RG178要比RG316在700 MHz频率上多损耗1.6 dB。在更高次谐波的情况下损耗更大。如果线缆长度增加，那么在700 MHz下的损耗也会相应增大。这会对动态测试造成巨大的影响，比如高次谐波会使得波形的边缘很锋利，从而导致时间变长脉冲变宽。反过来说，任何可以减短总体的信号路由路径的方法都可以允许更多的谐波存在在信号上，波形也更不容易失真。

3 示例—解决方案

考虑到更长的线缆可获得更长的支持服务期从而更有利于维护，那么缩短信号路由路径的最有效的方法是什么呢？通常会权衡成本、系统针脚、灵活性和性能几方面综合考虑。     由于ATE开关系统相当于所有仪器输入输出的枢纽，因此通常会在用户接口上占据最多的针脚。对于一个开关系统来说，具有几千个节点的情况并不稀有，因此在整个系统中用到的线缆数量也会是最多的。那么如果能缩短用户端（或测试系统接收器）和系统之间的距离，系统整体的线缆长度就会随之减短，这对于整个系统来说意义重大。

如果开关卡和其他仪器卡一起放置在一个PXI机箱中，可以考虑的缩短距离的一个方法是直接把机箱放在连接面板的后面。如果您使用的是Virginia Panel的连接面板或MAC Panel的海量互连接收装置的话，也可以使用漏斗形装置将开关和接收器模块集成在一起，从而大幅减少线缆的使用。从开关出来的导线以很短的线程被包裹在漏斗形装置中。尽管与分立线缆相比，带有漏斗组件的海量互连的前期成本更高，但可以通过改善可维护性和性能来提高 回报弥补成本（图 2）。

图2、PXI 射频开关模块带有集成的接收连接器（图上为 MAC Panel Scout 系统）

最后，考虑开关模块拓扑作为可能的连接主干道来构建开关系统从而缩短线缆长度的办法也是比较聪明的。比如Pickering的40-749-511 射频多路复用卡这样的具有多个SP4T开关的模块，可提供极佳的设计灵活性。然而，当需要用到一个较大的多路复用模块时，就需要延长接到16个测试点的示波器通道，以及延长用来连接这些模块的接入或接出互连面板的线缆，那么路径长度和电容就会大大增加。在内部被配置为大规模的多路复用器的开关模块，比如Pickering的1x16的40-875-001，尽管限制了灵活性，但可以大大减少接线。（图 3） 

图3、Pickering 的双组 SP16T（左）和八组 SP4T（右）