中国电子科技集团第三十八研究所 安徽省 合肥市 230001
摘要：现代雷达作为衡量国家军事实力的重要标志,在战略、战术的攻防中起着至关重要的作用。雷达接收机是雷达系统的重要组成部分之一,对它的技术指标进行自动测试,是研制开发、批量生产、综合保障和战时维护中必不可少的手段。
关键词：雷达、自动测试
1 前言
雷达接收机的参数众多，传统的人工测试方法既费时又费力，已经不能适应实际测试的需求，而且测量的结果还会受到人为因素的影响。随着测试仪器接口总线的发展。解决了自动测试系统中仪器，设备间的接口问题。大规模集成电路技术发展，提供了多种用于自动测试的芯片，使接口电路的实现变得简单，这也是促进自动化测试系统发展的一个重要条件。近年来，接口系统已从专用型逐渐发展成为通用型，要把不同国家，不同厂家生产的设备(包括仪器，仪表，计算机)互相连接在一起，构成一个自动测试系统，就需要各个厂家的产品具有相同的接口协议，即对接口的电气性能，机械尺寸，信号传输形式以及功能4个方面都需要有统一的规定，实现标准化，通用接口总路线接口就是能够满足这一要求的通用接口。
2 自动测试系统的结构和特点
自动测试系统是计算机技术和仪器技术相结合的产物,它把计算机、测量仪器、固件和测试软件组合起来,除了实现了传统仪器的测量功能外,还增加了许多传统仪器无法实现的分析和处理功能。
自动测试系统的基本机构由计算机、应用软件和测量仪器硬件组成。通过应用程序将通用计算机和测量仪器结合起来,用户可以通过友好的图形界面来操作计算机,完成对被测对象的数据采集、分析、判断、显示、存储等任务。其中计算机与测量仪器称为自动测试系统的硬件平台,测量人员不再直接操作仪器本身,通过计算机屏幕、键盘、鼠标代替实际的仪器面板按钮,来控制仪器的启动、运行、关闭,完成对被测信号的数据采集、信号分析、波形图和频谱显示、故障诊断、数据存储、数据回放及控制输出等功能。
图1 接收机综合测试系统框图
自动测试最大的优点就在于它的灵活性,用户可以根据需要改变仪器功能,完成各种不同的测试任务。传统仪器的功能是由仪器的硬件决定的,用户在购买仪器后,能实现的功能也是固定不变的。而自动测试能够突破仪器制造商的硬件限制,用户可以根据实际需求,选用不同的仪器软件,达到在同一台仪器上,实现不同测试功能的目的。当硬件平台、i/o接口设备与计算机确定后,编制某种测量功能的软件就能实现具备该种功能的测试仪器。因为自动测试可与计算机技术同步发展,与网络及其他周边设备互联,用户只需改变软件程序就可以不断扩展和增强它的测量功能。例如,在满足测量精度的实时性要求的前提下,借助一块通用的数据采集卡(DataAcquisition,DAQ)和一台计算机,用户可以通过软件构造出多功能的测量仪器,当运行示波器软件时,它就构成了存储式示波器,基于同样的硬件资源,运行数字式电压表软件,则构成了数字电压表。
3 测试系统的设计与实现
3.1系统总体方案设计
系统方案从通用性和扩展性等方面规划总体设计方案,并针对测试需求,结合雷达接收机的工作特点,以及测试仪器发展现状,整个测试系统采用Vxl总线与GPIB总线的混合总线方式,提供便携式机柜集成。系统主要包括两大部分:测试硬件和测试软件。
测试硬件采用现有商用仪器的成熟技术,尽量降低设计、开发成本;同时选用
进设备提高可靠性和可扩展功能;通过优化设计降低维修人员专业技术要求,提高维修工作效率,整个测试系统力求操作简单、方便。雷达接收机综合测试系统框图如图1所示:系统由矢量网络分析仪、噪声测试仪、频谱仪、功率计、示波器、信号源、雷达接收机专用控制器、专用数据采集装置、数据通信卡、接口卡、系统软件等组成。
测试系统中的仪器采用VXI模块仪器包括:功率计、信号源、示波器、专用控制器、中频采样模块及时钟模块等;采用GPIB模块仪器包括:矢量网络分析仪和频谱分析仪等。
系统中专用数据采集装置和接收机专用控制器为自制设备,也采用Vxl总线接入系统,主要完成对接收机的状态控制和数据采集。对接收机测试控制需要引入定时信号,通过同步控制相关时序,完成相应指标的测试。通道接收机的主要功能是完成射频回路的混频、放大以及中频信号的采样,以得到正交的工、Q数字视频信号。通道接收机由四个主接收通道、三个辅助接收通道、一个宽带接收通道、一个侦察接收通道、七个双路中频采样、一个宽带中频采样、一个侦察采样、接收机频率激励源等部分组成。测试系统就是围绕着这些部分的测试展开,具体测试可分为四部分完成:
（1）高频前端到中频输出部分的测试
（2）中频采样部分的测试
（3）高频前端到中频采样部分的测试
（4）接收机频率激励源的测试
3.2信号中枢
信号中枢是测试系统中实现系统开放性、灵活性和可扩展性的关键设备。系统中的激励信号和测试仪器的测试端口均连接到信号中枢,被测件的输入输出端口也连接到该设备,信号通路的建立是通过信号中枢中的微波开关完成的。被测件需要测试的性能参数有多项,会使用到不同的测试仪器,被测件连接到信号中枢后,可以不需要用户进行其他的连接,就可以测试全部的性能参数,具有很强的灵活性。信号中枢留有一定数量的备份接口,以利于系统的扩展,提升系统的测试能力。信号中枢接收主控计算机的命令,并根据命令完成测试通道建立、信号调理、信号采集和取样、测试端口适配和被测件电源分配等功能。信号中枢包括:微波开关矩阵、微波信号衰减装置、大功率信号分离装置、及开关控制装置等。
微波开关矩阵设计时充分考虑系统和被测件的安全性,减少信号转接次数,缩短测试通道,以降低测试误差。根据雷达接收机特点和测试要求,输入到被测件的信号最多有四路,其中有一路设计为微波大功率信号通道。目前,本系统配备的仪器能提供三个信号源,另一路留给以后扩展。信号中枢中的开关的选择:高频开关主要有两种,即电子开关和机械开关。电子开关有较长的寿命和较好的重复性,但电子开关的频率范围不可能做到很宽,功率耐受能力有限。高性能的机械开关的开关次数达到百万级,重复性也较好,为了防止开关的过早损坏,在开关切换前,先控制激励信号到最小的功率级。对机械开关,选择时充分考虑到本系统需要的耐功率。对需要通过微波大功率的开关选择时应选择N型接口的开关,开关应带有指示选型,以确保开关动作完成后能反馈正确的指示信号给控制器确认开关动作正确。
微波信号衰减装置,既可防止大功率信号损坏测试仪器,又满足各种测试仪器的动态范围,确保测试的准确性。考虑到系统测试的最大功率为250W(53.97dBm),设各种测试仪器能测量的最大功率为10mw(10dBm)。当测试最大功率时,为了系统仪器的安全,至少需衰减43.97dB(未考虑系统中的其它损耗),考虑到功率计在信号为0dBm左右时测试最为可靠,系统中的最大衰减设计为56dB。系统中的衰减装置共分三级,第一级采用大功率衰减器,衰减量为26dB。第二级和第三级采用耐功率SW的20dB和1w的10dB衰减器这样系统的衰减装置功能组合成0一56dB的八种组合状态。衰减装置中使用的大功率衰减器、大功率开关均采用国外进口优质部件,这样可以提高系统的测试重复性和测试精度。对大功率衰减器采用强制风冷进行冷却,防止温度升高引起的测试误差和衰减器的损坏。
结束语
电子技术、网络通信技术和计算机技术的高速发展,给自动测试系统带来了更多的机遇。VXI、PXI等高速测试总线的产生,使组建高速、大数据吞吐量的自动测试系统成为可能。在今后的工作中,将更加深入地研究虚拟仪器的理论知识,不断提高自己的编程水平,密切关注国内外测试技术发展的最新成果,及时地应用于实际工作中,力争在自动测试系统理论和设计方面取得更大的成绩。
参考文献：
[1]张江涛,孙海辉,段仁军.雷达接收机抗干扰技术研究述评[J].四川文理学院学报.2015(05)
[2]曾庆军.雷达接收机保护技术的发展趋势研究[J].科技风.2018(04)
论文作者:吕芝伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/13
标签：测试论文; 系统论文; 信号论文; 接收机论文; 仪器论文; 衰减器论文; 中枢论文; 《防护工程》2019年10期论文;