信号发生器自动化测试系统的软件支持需覆盖设备控制、测试流程管理、数据分析与可视化等环节，同时需兼顾易用性、扩展性和稳定性。以下是核心软件组件及其功能详解：
一、设备驱动与通信协议库
- VISA (Virtual Instrument Software Architecture)
- 作用：统一管理不同接口（GPIB、USB、LAN、RS-232）的通信，提供跨平台设备访问标准。
- 典型实现：
- NI-VISA（National Instruments）：支持Windows/Linux/macOS，兼容Keysight、R&S等主流厂商设备。
- PyVISA（Python库）：基于NI-VISA或PyVISA-py（纯Python实现），适合快速开发自动化脚本。
- 关键功能：
- 设备发现与连接（如
rm.list_resources()）。 - 命令发送与响应接收（如
inst.write("FREQ 1GHz")）。 - 异步通信与超时控制（如
timeout=5000）。
- 厂商专用SDK
- 作用：提供设备特有的高级功能（如多设备同步、实时信号生成）。
- 典型案例：
- Keysight IO Libraries Suite：包含SCPI命令解析器、设备状态监控工具。
- R&S WinIQSIM2：针对R&S信号发生器的波形生成软件，支持5G NR、LTE等复杂调制信号。
- NI Modulation Toolkit：集成于LabVIEW，提供调制、编码、信道模拟等模块。
二、自动化测试框架
- 通用测试框架
- PyTest（Python）
- 优势：插件丰富（如
pytest-html生成报告）、支持参数化测试、断言灵活。 - 应用场景：快速开发单元测试或集成测试脚本，例如验证信号发生器频率设置精度。
- Robot Framework
- 优势：关键字驱动、支持多语言（Python/Java）、集成BDD（行为驱动开发）。
- 应用场景：跨团队协作的复杂测试流程管理，如多设备协同测试。
- 专用仪器控制框架
- LabVIEW（National Instruments）
- 优势：图形化编程降低开发门槛，内置大量仪器驱动和信号处理函数。
- 典型应用：
- 相控阵雷达信号同步测试：通过
Timed Loop实现微秒级时序控制。 - 实时频谱分析：结合NI PXIe硬件，实现信号生成与采集的闭环测试。
- MATLAB Instrument Control Toolbox
- 优势：与MATLAB信号处理工具链无缝集成，适合算法验证。
- 应用场景：生成自定义调制信号（如QAM-1024），并通过信号发生器输出。
三、脚本开发与集成开发环境（IDE）
- Python生态
- IDE推荐：
- PyCharm：支持代码补全、调试、版本控制（Git集成）。
- Jupyter Notebook：交互式编程，适合快速验证测试逻辑（如绘制信号频谱图）。
- 关键库：
- NumPy/SciPy：数值计算与信号处理（如滤波、FFT分析）。
- Pandas：结构化数据存储与处理（如测试结果CSV文件的读写）。
- Matplotlib/Seaborn：数据可视化（如生成功率随时间变化曲线）。
- C#/LabVIEW混合开发
- 适用场景：需要高性能实时控制（如微秒级触发同步）或与NI硬件深度集成。
- 工具链：
- Visual Studio（C#）：开发Windows桌面应用，调用NI-DAQmx驱动控制信号发生器。
- LabVIEW NXG：结合FPGA模块实现硬件加速测试。
四、数据分析与报告生成工具
- 数据后处理软件
- Python脚本：
- 使用
Pandas聚合多组测试数据，计算统计指标（如均值、标准差）。 - 通过
Scipy.stats进行假设检验（如t检验验证功率稳定性）。
- MATLAB：
- 使用
Signal Processing Toolbox进行频谱分析、眼图绘制。 - 通过
App Designer开发交互式报告生成工具。
- 报告生成工具
- Jinja2（Python模板引擎）：
- NI TestStand：
- 企业级测试管理软件，支持多步骤测试序列、并行测试、数据库集成。
- 自动生成PDF/HTML报告，包含测试步骤、通过/失败状态、原始数据链接。
五、版本控制与协作工具
- Git
- 作用：管理脚本代码版本，记录修改历史，支持多人协作开发。
- 典型工作流：
- 主分支（
main）保存稳定版本，开发分支（feature/xxx）用于新功能开发。 - 通过
Pull Request合并代码，触发CI/CD流水线自动测试。
- 配套工具：
- GitHub/GitLab：提供代码托管、问题跟踪、Wiki文档功能。
- SourceTree：图形化Git客户端，简化分支管理操作。
- Confluence
- 作用：维护测试系统文档，包括：
- 设备操作手册（如信号发生器SCPI命令列表）。
- 测试用例库（如“5G NR信号EVM测试步骤”）。
- 故障排查指南（如“LAN连接失败处理流程”）。
六、安全与权限管理软件
- 用户权限控制系统
- Active Directory（Windows域控）：
- 按角色分配脚本操作权限（如管理员可修改参数，操作员仅能运行测试）。
- 记录用户操作日志（如谁在何时修改了频率设置）。
- 自定义权限模块（Python示例）：
pythondef check_permission(user, action):permissions = {"admin": ["set_freq", "set_power", "reset_device"],"operator": ["run_test", "view_results"]}return action in permissions.get(user, [])
- 数据加密工具
- VeraCrypt：
- 对敏感测试数据（如用户频谱使用记录）进行全盘加密。
- OpenSSL：
- 通过命令行加密单个文件（如
openssl enc -aes-256-cbc -salt -in data.csv -out data.enc）。
七、典型软件架构示例
1. 基于Python的轻量级系统
- 组件：
- PyVISA（设备控制） + PyTest（测试框架） + Pandas/Matplotlib（数据分析） + Jinja2（报告生成） + Git（版本控制）。
- 适用场景：研发阶段快速验证、小规模测试团队。
- 优势：开发周期短、成本低、灵活性高。
2. 基于LabVIEW的企业级系统
- 组件：
- LabVIEW（设备控制与测试流程） + NI TestStand（测试管理） + SQL Server（数据存储） + Confluence（文档管理）。
- 适用场景：生产线自动化测试、大规模部署。
- 优势：稳定性强、支持复杂时序控制、可扩展至数百台设备。
八、关键软件选型建议
- 设备兼容性优先：
- 若使用多品牌信号发生器（如Keysight + R&S），优先选择支持SCPI标准的通用库（如PyVISA），避免厂商锁定。
- 性能需求导向：
- 对实时性要求高（如雷达脉冲测试），选择LabVIEW或C#；对数据分析复杂度高（如AI辅助故障诊断），选择Python/MATLAB。
- 团队协作规模：
- 小团队（≤5人）：Python + Git + Confluence；大团队（>10人）：LabVIEW + TestStand + JIRA。
九、实际应用案例
案例1：5G NR终端射频测试
- 软件栈：
- Keysight VSA Software（信号分析） + PyVISA（信号发生器控制） + PyTest（测试用例管理） + Pandas（数据聚合） + Plotly（交互式报告）。
- 效果：
- 测试时间从手动操作的4小时缩短至自动化脚本的30分钟。
- 自动生成包含EVM、ACLR、频谱模板等20+指标的HTML报告。
案例2：卫星通信相控阵测试
- 软件栈：
- LabVIEW（多设备同步控制） + NI TestStand（测试序列管理） + SQL Server（数据存储） + Power BI（可视化看板）。
- 效果：
- 实现16台信号发生器的相位同步误差≤0.5°，满足卫星通信要求。
- 测试数据实时上传至云端，支持远程监控与历史趋势分析。
通过合理选择软件组件并构建分层架构（设备层→控制层→分析层→展示层），可显著提升信号发生器自动化测试系统的效率、可靠性和可维护性。
