1引言
射频技术在电子领域迅猛发展,在汽车领域,射频信号有:FM/AM、GSM、3G/4G、GPS、蓝牙、PEPS、TPMS、遥控钥匙等。射频技术的发展给汽车的舒适度和安全性带来了巨大的革新,在智能汽车、无人车和智能交通系统快速发展的前提下,射频技术在汽车领域将得到广泛及深入的应用,这是大势所趋。
汽车行业调研显示,射频信号测试标准目前有国家标准、行业标准及企业标。如长城汽车、长安汽车根据国家标和行业标准制定了企业标准。但是相关测试规范、测试指标、测试程序、测试台架等,射频信号测试技术才刚刚起步。为充分验证本公司射频信号相关零部件功能、性能、品质及设计指导等,有必要建立射频相关测试验证体系,建设测试方法,填补对零部件的测试验证盲区。
2测试方案研究
2.1方案调研
为了建立验证系统,对车载娱乐系统供应商进行调研,探讨现行测试方案。供应商对于零部件射频信号的测试也仅限于其是否具备通讯功能,是基于理论层面的测试,假设所有模块都工作正常,去验证程序代码的准确性,一旦发现异常,也是通过代码修改方式去进行修正和补偿。对通讯数据的准确性和效率没有进行相关的测试。公司也缺乏这方面的验证手段,产品品质得不到有效保障,存在潜在风险。
2.2无线测试方案
无线射频信号测试平台能够满足车载多种无线射频协议的验证。在硬件平台基础上
通过编辑软件程序,能够模拟车用多种无线信号对车载各个无线功能模块的接收性能进行测试验证,同时可以直接对车载无线功能模块产生的射频信号进行分析处理,完成发送性能验证。支持AM、FM、GPS、Bluetooth和WiFi 等通信协议的测试验证,还可以进行功能扩展,实现24GHz、77GHz等高频信号的测试,满足未来智能汽车、无人车以及智能交通环境的需求。
3无线测试系统设计
3.1硬件平台搭建
无线测试台架采用美国NI公司的矢量分析仪搭载PXI-4462数据采集板卡集成测试主机于一体,可以利用上位机编制控制程序驱动板卡传送射频信号数据。这也当前虚拟仪器发展的趋势。
3.2软件平台开发
3.2.1接收模块开发
在NI平台基础上,使用LabVIEW开发射频信号接收机测试程序,通过导线将被测接收机与测试平台相连,向接收机发送单帧或持续信号,监测接收机对信号的执行情况,从而评价接收机的各项性能指标。
在该程序界面中,改变配置参数,可输出相对应的射频信号,该信号通过导线发送至接收机,进而进行接收机各项指标的测试。如:进行天线性能、收音机的收音性能、GPS速度和准确性等测试,从而判定该接收机是否满足设计要求。
3.2.2 发射模块开发
在NI平台基础上,使用LabVIEW开发射频信号发射机测试程序,通过软件调用NI平台中的数据采集板卡,采集设定频段范围内的信号功率、频谱、调制质量等参数,用于分析发射机的功能性能,判定WiFi、蓝牙等发射机模块是否满足设计要求。
3.3 测试指标建立
为了更好约束设计及生产阶段车载娱乐系统信号指标,借鉴国内国外车载射频信号测试标准要求,制定以下信号测试指标范围,便于在实际中测试验证。以此检验产品信号质量依据。收音系统遵从企业标准《QJQ7901-2010汽车音响通用技术条件》,蓝牙及WiFi遵从8011行业标准等
3.4测试规范建设
硬件设备在匹配开发各测试软件、扩展平台功能等,建立硬件、软件测试平台,提升测试能力,为智能车、无人车、智能交通系统等先进技术的测试验证做好知识储备。
4测试程序设计及运用
4.1 设计思路
利用NI公司的图形化可编程软件LabVIEW来进行编程,主要利用LabVIEW函数库中的接收模块和发射模块,在上述中已经介绍。测试程序共分为五个部分,第一部分音频信号生成,即虚拟射频信号生成;第二部分是板卡驱动程序,模拟发送射频信号;第三部分为数据采集程序,采集音频信号;第四部分为数据计算程序;第五部分是数据缓存清除程序。
4.2 程序设计后面板
1)信号采集程序设计
在本文中IO采集部分是对标准负载电阻两端电压值的采集,通过建立DAQ数据采集程序对所有数据类型相同子测试项进行统一控制。建立DAQ数据采集,设置相应板卡型号及对应引脚标号;建立DAQ数据读取通道,以数组索引的方式对预先设置好次序的各子测试项进行控制,将采集的数据进行处理,并将处理的数据传至相应的显示项。
2)数据计算程序设计
4.3测试验证
1)问题整改
在收音射频信号测试中,出现数据不准确,不真实现象。经研究分析是程序设计问题,在车载娱乐系统中,主要的干扰信号是电压共模干扰信号,其对应的滤波处理应该选用差分终端处理,程序设计时将其选择参考终端设计是导致测试数据不准确的主要原因。下面对差分处理和参考终端做解释。
差分模式:任何一个输入都不是以系统地作为参考,差分模式可以使得放大器有效地抑制共模电压,以及任何与信号混杂在一起的共模形式噪声,有效提高测量质量。参考单端模式(RSE):一个参考单端测量系统以系统地作为参考,信号源的负端是被连接到
AIGND上的,也就是说它是被连到系统地上。这种连接的方式使得我们在测量时,对于每个信号只需要使用一个模拟输入通道,所以,一个16通道的数据采集设备在使用RSE模式时,可以测量16路信号。
5结论
本测试系统配有美国NI公司高端板卡5840,该板卡具有很强灵敏度可以满足信号测试,不仅可以实现频谱功能的测试还可以信号应用层进行测试,甚至可以拓展到3G、4G、5G等高端信号测试最大程度上提高了测试系统的测试能力。同时测试系统的信号采集与信号模拟部分完全采用美国国家仪器NI公司的PXI测量设备,配有采集PXI-4462板卡。实现模拟和采集技术同时并举。
本汽车电子测试台架设备先进,均能达到世界先进水平,NI公司测试设备在世界高端测试领域占据了绝对的地位。可以实现单个信号的测试,也可以实现多个信号同时测试的需求。可以用一台设备解决很多信号测试,为公司节约测试成本,同时具有拓展空间,为自动驾驶和V2X通讯系统测试奠定了基础。