相控陣?yán)走_(dá)T/R組件多總線自動測試系統(tǒng)設(shè)計

呂貴洲,朱 賽,梁冠輝,安 婷

(陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)，石家莊 050003)

0 引言

雷達(dá)裝備T/R(Transmitter and Receiver Module)組件也稱為雷達(dá)收發(fā)組件，其通過控制組件輸出信號的幅度、相位、時延信息，可為波束快速掃描與實時單、多目標(biāo)跟蹤的有源相控陣?yán)走_(dá)天線陣元提供多樣化的激勵信號，在功能實現(xiàn)日趨前移的雷達(dá)裝備研制中扮演的角色越來越重要[1]。T/R組件作為有源相控陣的核心部件，每個天線陣元均由其進(jìn)行饋電，使得一部雷達(dá)系統(tǒng)中的組件集成量數(shù)以萬計[2]。如何對組件進(jìn)行自動化測試是有源相控陣?yán)走_(dá)研究院所、使用單位有效研發(fā)雷達(dá)，運(yùn)用雷達(dá)必須認(rèn)真考慮的因素。

T/R組件通常具有同時多路收發(fā)通道、多種工作狀態(tài)，被測指標(biāo)數(shù)目眾多的特點(diǎn)，如果完全依賴人工手動測試、記錄、分析，工作量將十分巨大。T/R組件自動測試系統(tǒng)硬件構(gòu)建方面基于不同總線進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，文獻(xiàn)[3-4] 討論了基于GPIB總線儀器的T/R組件測試系統(tǒng)設(shè)計及檢定問題，描述了系統(tǒng)的功能和總體結(jié)構(gòu)，檢定主要包括檢定參數(shù)、檢定標(biāo)準(zhǔn)的選擇、檢定標(biāo)準(zhǔn)的不確定度、檢定判據(jù)以及檢定標(biāo)準(zhǔn)的溯源等內(nèi)容。文獻(xiàn)[5]結(jié)合儀器控制總線的發(fā)展，論述了一種基于LXI 總線的T/R組件S 參數(shù)自動測試系統(tǒng)，闡述了單次校準(zhǔn)多次測量技術(shù)、開關(guān)矩陣設(shè)計、LXI 總線儀表通訊等關(guān)鍵技術(shù)。文獻(xiàn)[4]介紹了T/R組件自動測試系統(tǒng)組成和測試原理，測量精度的計算。文獻(xiàn)[7]從硬件組成、軟件設(shè)計方面介紹了一種T/R組件自動測試維修系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了信號矩陣轉(zhuǎn)接單元、可編程雷達(dá)狀態(tài)控制器和輔助故障診斷技術(shù)，概要進(jìn)行了T/R組件測試系統(tǒng)的軟件研究。軟件設(shè)計方面?zhèn)戎赜赟參數(shù)的測試分析，文獻(xiàn)[8]圍繞T/R組件S參數(shù)測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計，闡述了T/R組件移相和衰減全自動化測試的方法，并介紹了T/R組件移相數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計。在測試校準(zhǔn)方面注重儀器選擇和校準(zhǔn)方法設(shè)計，文獻(xiàn)[9]選擇合適的儀器設(shè)備，建立了T/R組件多項參數(shù)的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)[10]采用基于Database的SOLT校準(zhǔn)方法完成對S參數(shù)測試系統(tǒng)的校準(zhǔn)，在保證校準(zhǔn)精度的同時，有效提高了操作便捷性。測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面注重批量T/R組件連接的自動處理，文獻(xiàn)[11]采用直角坐標(biāo)機(jī)器人以及自動對插工作臺實現(xiàn)T/R組件自動對插和測試，進(jìn)一步提高了自動測試系統(tǒng)的智能化程度。

以上成果主要論述了單一總線測試儀器構(gòu)成T/R組件自動測試系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建、硬件組成、軟件設(shè)計、校準(zhǔn)實現(xiàn)等問題，隨著儀器儀表技術(shù)的迅速發(fā)展，采用GPIB、LXI、CAN、USB等總線技術(shù)的儀器迅猛發(fā)展，不同生產(chǎn)廠商支持的總線類型差異較大，采用單一總線儀器構(gòu)成自動測試系統(tǒng)存在效率不高、響應(yīng)不快、優(yōu)勢發(fā)揮不明顯的問題。為有效提升T/R組件測試系統(tǒng)效能，集成多種總線儀器構(gòu)成自動測試系統(tǒng)是未來的必然發(fā)展趨勢。本T/R組件自動測試系統(tǒng)集成了GPIB、LXI和USB總線儀器，基于Labwindows CVI開發(fā)應(yīng)用程序，對增強(qiáng)T/R組件自動測試系統(tǒng)適應(yīng)性，提高有源相控陣?yán)走_(dá)保障能力具有較好的參考意義。

1 典型T/R組件性能參數(shù)及測試儀器設(shè)備

一般情況下，T/R組件的測試分為電性能測試，力學(xué)性能測試和環(huán)境適應(yīng)性測試三部分。其中電性能測試在T/R組件的研發(fā)階段以及實驗應(yīng)用階段都需要進(jìn)行性能參數(shù)測試，而力學(xué)性能測試和環(huán)境適應(yīng)性測試主要在T/R組件的研發(fā)定型階段進(jìn)行測試。在T/R組件的測試中，一般將被測件(T/R組件)等效成一個微波二端口網(wǎng)絡(luò)，利用微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量其微波二端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)(S參數(shù))，再通過運(yùn)算，將S參數(shù)換算成被測網(wǎng)絡(luò)所需要測量的參數(shù)。在實驗室條件下完成T/R組件主要性能指標(biāo)的測試所需儀器主要有微波信號源、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、功率計、示波器、噪聲系數(shù)分析儀、頻譜分析儀等。

通常T/R組件主要電性能參數(shù)及主要測試儀器設(shè)備見表1[13]。

表1 T/R組件主要電性能參數(shù)

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要測試T/R組件S參數(shù)、接收增益和相位、接收輸入輸出駐波、接收幅相一致性、接收移相精度、收發(fā)隔離度等指標(biāo)。頻譜分析儀主要測試T/R組件的諧波失真、頻譜特性和信號波形參數(shù)。噪聲系數(shù)分析儀主要測量接收信道的噪聲系數(shù)、放大器的噪聲系數(shù)。以上測試均為某一儀器設(shè)備的自動測試控制，相對比較單一，這里重點(diǎn)關(guān)注一下功率波形參數(shù)和轉(zhuǎn)換時間測試子系統(tǒng)的構(gòu)成原理。

1.1 輸出信號功率、波形參數(shù)測試

T/R組件功率、波形測量利用定向耦合器與脈沖功率計組成擴(kuò)展量程間接測量T/R組件發(fā)射功率。將功率傳感器的視頻檢波信號接到數(shù)字示波器上，通過數(shù)字示波器的自動測試計算完成上升時間、下降時間和頂降的測試。亦可將脈沖功率計替換為頻譜分析儀完成上述參數(shù)的測量。將頻譜分析儀分辨率帶寬RBW設(shè)置為大于脈沖信號的主瓣寬度即可，在零掃寬模式下可以顯示信號脈沖包絡(luò)時域波形，從而可以確定脈沖調(diào)制信號的時間參數(shù)。

其測試系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 T/R組件發(fā)射功率測試系統(tǒng)框圖

1.2 收發(fā)轉(zhuǎn)換時間測試

T/R組件收發(fā)轉(zhuǎn)換時間定義為在相控陣?yán)走_(dá)工作期間，T/R組件由發(fā)射狀態(tài)轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài)所需要的時間。在高重復(fù)頻率工作方式下，能精確測量并評估T/R組件收發(fā)轉(zhuǎn)換時間具有重要的意義。

T/R組件的收發(fā)轉(zhuǎn)換時間的測試一般是在T/R組件接收通道中完成，測試系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 T/R組件收發(fā)轉(zhuǎn)換時間測試框圖

首先將被測組件置于接收狀態(tài)，將功率計功率檢波后的視頻輸出信號送至示波器，利用示波器觀察經(jīng)檢波后的視頻輸出信號，然后將組件改為發(fā)射狀態(tài)，此時仍測試接收通道，脈沖調(diào)制信號作為波控收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換控制信號，輸出信號波形的上升沿或下降沿就分別為T/R組件的收、發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間。

2 T/R組件多總線自動測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 組成及原理

T/R組件測試系統(tǒng)由硬件資源和測試應(yīng)用程序組成，其原理框圖如圖 3所示。硬件資源能最大限度地實現(xiàn)平臺的開放性、靈活性和可擴(kuò)展性，允許用戶根據(jù)不同的測試對象靈活地剪裁和增加硬件資源。系統(tǒng)主要由中心計算機(jī)、測試儀器單元、發(fā)射電源系統(tǒng)、射頻矩陣控制信號產(chǎn)生單元、T/R組件工作狀態(tài)控制與收集單元、輸出射頻矩陣控制信號分配單元組成，主要組成、數(shù)量及主要測試功能見表2。系統(tǒng)信號采用集中互連模式，集中管理全系統(tǒng)測試信號。系統(tǒng)中的各種激勵源連接到信號中樞，被測件的輸入端口與信號中樞的激勵源端口相連，輸出端口與信號中樞的測試端口相連。對于發(fā)射通道及接收通道測試狀態(tài)，小信號直接進(jìn)行測試，大信號則在信號中樞中衰減后再到各測試儀器進(jìn)行測試；將采集到的數(shù)據(jù)由測試軟件按照相應(yīng)的算法計算分析，得出相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。

圖3 T/R組件多總線測試系統(tǒng)框圖

表2 系統(tǒng)主要硬件組成表

2.2 主控計算機(jī)

主控計算機(jī)為系統(tǒng)控制與狀態(tài)收集的核心，選用工業(yè)控制計算機(jī)，支持LAN、USB、串口總線通信模式，其通過USB/GPIB轉(zhuǎn)換卡、USB、LXI總線發(fā)送控制指令，接收T/R組件狀態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。運(yùn)行人機(jī)交互應(yīng)用軟件，測試人員根據(jù)測試的需要組合測試通道和測試項目、儀器狀態(tài)、被測件的狀態(tài)的控制等。

2.3 T/R組件工作狀態(tài)控制與收集單元

T/R組件工作狀態(tài)控制由控制板實現(xiàn)，其接收來自主控計算機(jī)的控制指令，并根據(jù)控制指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的開關(guān)控制信號，完成發(fā)射電源、接收電源和T/R組件工作通道切換；同時該裝置還可以向計算機(jī)提供開關(guān)狀態(tài)，確保系統(tǒng)的安全，防止誤操作損壞系統(tǒng)或被測件。開關(guān)控制采用CPLD擴(kuò)展控制端口數(shù)，裝置采用串口方式實現(xiàn)與主控計算機(jī)的通訊?？刂瓢逶砜驁D如圖 4所示。

圖4 控制板原理框圖

控制板通過AT90S8515單片機(jī)片內(nèi)UART實現(xiàn)控制板與計算機(jī)主機(jī)之間的串行485通信，完成計算機(jī)控制指令的接收和T/R組件、儀器設(shè)備狀態(tài)的收集。

AT90S8515采用RISC結(jié)構(gòu)、內(nèi)載Flash精簡指令集，采用低功耗CMOS技術(shù)設(shè)計，支持C高級語言及匯編語言[16]。

AT90S8515采用RS485協(xié)議與控制計算機(jī)通信，通過CPLD 1032E傳輸控制命令和狀態(tài)收集，速率控制在115 Kbps以下，采用差分平衡發(fā)送與接收，從而抑制共模干擾，同時實現(xiàn)故障保護(hù)，防止T/R組件發(fā)射、接收狀態(tài)控制誤操作。

2.4 輸入及輸出射頻矩陣控制單元

輸入及輸出射頻矩陣單元由多路可程控微波開關(guān)組成，分為輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和輸出開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。測試端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)T/R組件特點(diǎn)和測試要求，設(shè)計了4個通道，根據(jù)信號大小可以選擇衰減通路和直通通路，既防止大功率信號損壞測試儀器，又滿足各種測試儀器的動態(tài)范圍，并可以根據(jù)不同測試項將信號轉(zhuǎn)接到不同的測試設(shè)備(包括：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、噪聲分析儀、功率計等)進(jìn)行測試。

電子開關(guān)和機(jī)械開關(guān)是是實現(xiàn)微波信號通路切換的兩種方式，電子開關(guān)壽命長、重復(fù)性好，但由于采用電子控制其頻率范圍有限，可承受的微波功率不高。機(jī)械開關(guān)無源切換方式可實現(xiàn)更好的重復(fù)性，頻率適應(yīng)范圍更廣。系統(tǒng)射頻通道動態(tài)構(gòu)建采用Dowkey機(jī)械開關(guān)，其具有良好的重復(fù)性、較小的駐波系數(shù)和理想的插入損耗，可靠性、可信度均較高。微波開關(guān)選型指標(biāo)見表 3。

表3 微波開關(guān)選型指標(biāo)

2.5 測試儀器單元

測試儀器單元主要包括N1911A功率計、E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、N8975A噪聲系數(shù)分析儀和N33250A任意波形發(fā)生器，各測試儀器通過射頻矩陣單元對多通道T/R組件指標(biāo)測試采用多模式復(fù)用的方式進(jìn)行控制與應(yīng)用。

2.5.1 N1911A脈沖功率計[17]

Keysight N1911A為單通道寬帶脈沖功率計，頻率范圍為50 MHz～18 GHz(N1921A功率傳感器)、50 MHz～40 GHz(N1922A功率傳感器)，可測量平均功率、峰值功率和峰值平均功率比。可測量脈沖上升時間、下降時間、脈沖寬度、正脈沖轉(zhuǎn)換時間和負(fù)脈沖轉(zhuǎn)換時間等脈沖調(diào)制參數(shù)?？蛇M(jìn)行功率參數(shù)統(tǒng)計分析，支持30 MHz的分析帶寬和100 MHz的實時采樣，能提高脈沖調(diào)制信號完整的功率和時域參數(shù)。

N1911A功率計最大采樣率100 MHz，最小脈沖寬度50 ns，平均功率測量精度可達(dá)±0.2 dB，最大脈沖重復(fù)頻率10 MHz，能夠滿足T/R組件發(fā)射和接收功率測量需求。

2.5.2 E5071C網(wǎng)絡(luò)分析儀[18]

Agilent E5071C ENA 網(wǎng)絡(luò)分析儀具有遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品的卓越性能和速度。E5071C 具有高達(dá) 20 GHz的寬頻率范圍，<0.004的軌跡噪聲，>123 dB的動態(tài)范圍，65 dB全頻段功率掃描(在9 kHz到5 GHz之間)，IF帶寬擴(kuò)展到最大500 kHz，9毫秒401點(diǎn)的快速測量速度和0.005 dB/℃的溫度穩(wěn)定性，能夠滿足精確測量T/R組件S參量需求。

2.5.3 N8975A噪聲系數(shù)分析儀[19]

安捷倫N8975A噪聲系數(shù)測試儀為安捷倫NFS系列典型噪聲測量儀表，頻率范圍10 MHz～26.5 GHz，測量帶寬100 kHz～4 MHz，不確定度±<0.15 dB，可實現(xiàn)T/R組件各通道噪聲系數(shù)的測量。

N33250A任意波形發(fā)生器用于T/R組件脈沖工作模式調(diào)制脈沖的產(chǎn)生，這里不再贅述。

3 T/R組件多總線測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 測試系統(tǒng)應(yīng)用軟件

系統(tǒng)軟件設(shè)計包括功能設(shè)計、模塊設(shè)計和代碼設(shè)計，從體系上采用基于任務(wù)的系統(tǒng)規(guī)劃方式，針對T/R組件數(shù)量多、通道多、參數(shù)多的特點(diǎn)，將自動校準(zhǔn)、自動測試、自動設(shè)置的思想運(yùn)用到系統(tǒng)軟件設(shè)計中，基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫查詢方式對數(shù)量巨大的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而保證T/R組件測試與分析的效率和質(zhì)量。

軟件系統(tǒng)組成如圖5所示，主要包括資源管理、自動校準(zhǔn)、自動測試、手動測試和數(shù)據(jù)管理五大模塊。

圖5 測試系統(tǒng)通用軟件組成

資源管理主要完成儀器端口地址、協(xié)議、初始化狀態(tài)等資源配置，增益、功率、反射系數(shù)、通道選擇等測試項目管理，實現(xiàn)硬件資源與軟件資源的映射。

自動校準(zhǔn)用于射頻矩陣單元、測試儀器單元、電源管理等全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，引導(dǎo)用戶進(jìn)行系統(tǒng)信號通路損耗等補(bǔ)償數(shù)據(jù)的獲取，允許用戶對修正數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)直接存儲在特定的數(shù)據(jù)庫表單中，為后續(xù)測試數(shù)據(jù)修正提供支撐。

自動測試模塊完成基于設(shè)定測試任務(wù)的矩陣切換、儀器設(shè)置與測量、數(shù)據(jù)記錄與分析、T/R組件故障狀態(tài)的自動控制與數(shù)據(jù)記錄，在執(zhí)行過程中提供連續(xù)運(yùn)行、監(jiān)控調(diào)試、停止運(yùn)行等常用功能。通過變量監(jiān)控功能，方便用戶檢查測試流程。自動測試可大大提高測試效率，對批量T/R組件的自動測試具有重要作用。

手動測試主要用于故障T/R組件或狀態(tài)異常T/R組件分步測試，組件狀態(tài)控制用于T/R組件通道選擇、衰減量、發(fā)射/接收模式的控制，儀表狀態(tài)設(shè)置用于測試儀器單元中功率計、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、噪聲系數(shù)測試儀、脈沖發(fā)生器的輸出模式、測量模式、測量參數(shù)、分析參數(shù)的手動設(shè)置，為準(zhǔn)確定位T/R組件故障部位提供支撐。

數(shù)據(jù)管理模塊主要包括測試結(jié)果、結(jié)果統(tǒng)計和報表生成功能。

系統(tǒng)采用ODBC(開放數(shù)據(jù)庫互連)技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫基于Access+Sql Server進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

系統(tǒng)軟件處理主要流程如圖6所示。軟件系統(tǒng)首先基于數(shù)據(jù)庫查詢功能實現(xiàn)用戶賬戶的登錄驗證，驗證成功后根據(jù)用戶需求可選擇查詢、輸出、系統(tǒng)校準(zhǔn)或配置、幫助功能。測試控制的主流程包括系統(tǒng)校準(zhǔn)、參數(shù)測試、參數(shù)計算模塊。

圖6 測試系統(tǒng)軟件流程圖

為保證測試精度及測試結(jié)果可信度，在系統(tǒng)校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)采用循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)某一參數(shù)測量的多次測量平均，將T/R組件增益測試、接收通道噪聲系數(shù)測試、接收增益測試等歸結(jié)為參數(shù)測試，利用總線儀器實現(xiàn)參數(shù)的多次自動測量，并利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)結(jié)果平均，最后將最終結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，以備后續(xù)查詢和處理。

以多組參數(shù)測試結(jié)果為依據(jù)一定的數(shù)據(jù)處理規(guī)則，獲取參數(shù)計算中的發(fā)射帶內(nèi)起伏、接收帶內(nèi)起伏等指標(biāo)參數(shù)，在軟件設(shè)計過程中注重數(shù)據(jù)處理過程的圖像化、形象化處理。

相控陣?yán)走_(dá)T/R組件參數(shù)測試中進(jìn)行自動測試具體包括以下步驟。

步驟1：儀器校準(zhǔn)。

該步驟主要用于測試裝置中測試儀器單元、連接電纜和微波控制組件等方面信號傳輸路徑上信號的功率衰減、相位延遲修正，保證測試T/R組件測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

步驟2：輸入射頻信號構(gòu)建。

判斷測試源功率是否滿足T/R組件輸入激勵要求，如滿足則將源激勵通過開關(guān)切換，否則回到測試源功率設(shè)定模塊，將符合T/R組件測試要求的射頻信號輸出到射頻矩陣單元并連接到T/R組件的發(fā)射激勵端口。

步驟3：輸出通道與儀器控制。

T/R組件多路輸出信號接入輸出到射頻矩陣控制信號分配單元，通過開關(guān)組合切換將多路轉(zhuǎn)接為1路，根據(jù)不同測試項選擇測試儀器，如功率計、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等，程序自動生成測試控制指令和測試控制參數(shù)，完成相應(yīng)的測試項目，輸出測試數(shù)據(jù)。

步驟4：測試數(shù)據(jù)分析。

應(yīng)用程序根據(jù)測試儀器的測試數(shù)據(jù)生成測試數(shù)據(jù)庫，首先根據(jù)測試數(shù)據(jù)完成T/R組件狀態(tài)判斷，針對數(shù)據(jù)庫提供結(jié)果查詢和報表生成功能，為T/R組件的管理提供數(shù)據(jù)和手段支撐。

3.2 測試儀器單元遠(yuǎn)程控制

3.2.1 N1911A功率計遠(yuǎn)程控制

N1911A在測試系統(tǒng)中實現(xiàn)T/R組件輸入或輸出微波功率測量，在具體的控制過程中主要涉及控制命令寫入和功率測試數(shù)據(jù)的讀取。N1911A支持GPIB、LAN和USB遠(yuǎn)程接口模式。

通過遠(yuǎn)程接口設(shè)置GPIB地址的指令為：SYSTem:COMMunicate:GPIB:ADDRess，查詢GPIB地址的指令為SYSTem:COMMunicate: GPIB: ADDRess? query.自動配置LAN的命令為SYSTem:COMMunicate:LAN:DHCP[:STATe]，也可獨(dú)立配置IP地址，子網(wǎng)掩碼，缺省網(wǎng)關(guān)和主從設(shè)置[17]。當(dāng)選擇USB接口進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時，不需要進(jìn)行前面板配置或遠(yuǎn)程配置。

系統(tǒng)N1911A遠(yuǎn)程控制采用GPIB模式，采用VISA讀和VISA寫指令實現(xiàn)功率計狀態(tài)及數(shù)據(jù)的讀取和寫入操作。基本操作包括參數(shù)初始化(*CLS)、波形顯示縱軸范圍設(shè)置、功率偏移設(shè)置、頻帶寬度設(shè)置和觸發(fā)設(shè)置等。具體指令可查閱官網(wǎng)編程手冊。

3.2.2 安捷倫E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀遠(yuǎn)程控制

E5071C支持GPIB、LAN、USB遠(yuǎn)程控制，GPIB接口允許由外部計算機(jī)對Agilent E5071C進(jìn)行控制。計算機(jī)向E5071C發(fā)送命令和指令，并接收E5071C經(jīng)GPIB發(fā)送的數(shù)據(jù)。LAN(局域網(wǎng))遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)提供兩種方法，即利用SICL-LAN服務(wù)器E5071C進(jìn)行控制和利用遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器對E5071C進(jìn)行控制。USB(通用串行總線)遠(yuǎn)程控制模式通過USB控制設(shè)備，這相當(dāng)于通過GPIB控制設(shè)備。通過符合USBTMC-USB488和USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)的接口建立連接。

E5071C遠(yuǎn)程控制過程主要包括：選擇工作通道/跡線、配置測量條件、配置顯示設(shè)置，執(zhí)行功率校準(zhǔn)、接收機(jī)校準(zhǔn)，觸發(fā)系統(tǒng)、啟動一個測量過程、等待測量結(jié)束，設(shè)置數(shù)據(jù)傳送格式、內(nèi)部數(shù)據(jù)處理、檢索測量結(jié)果、標(biāo)注測量跡線等。

3.2.3 N8975A噪聲系數(shù)測試儀遠(yuǎn)程控制

N8975A在后面板上有兩個GPIB連接器。一個連接器用作與使用遠(yuǎn)程指令集的計算機(jī)通訊，另一個連接器-LO GPIB 由NFA 用于控制外接本振。NFA的作用相當(dāng)于 LO GPIB上的控制器。本設(shè)計采用主GPIB模式，其支持SCPI編程語言?？刂七^程主要包括：GPIB地址設(shè)置、預(yù)設(shè)噪聲系數(shù)分析儀、校準(zhǔn)命令CALibration: AUTO[:STATe] OFF|ON|0|1實現(xiàn)自對齊和自診斷、顯示(DISPlay)子系統(tǒng)控制測量結(jié)果的選擇和展現(xiàn)方式等。

4 系統(tǒng)誤差分析與修正

4.1 測試結(jié)果分析

基于設(shè)計的“相控陣?yán)走_(dá)T/R組件多總線自動測試系統(tǒng)”對某型炮位偵察校射雷達(dá)4通道S波段T/R組件的發(fā)射通道脈沖輸出功率、接收幅度、接收相位、發(fā)射相位等指標(biāo)進(jìn)行了測試，測試結(jié)果與產(chǎn)品規(guī)范數(shù)值對比表見表 4。從測量結(jié)果看，系統(tǒng)各測試功能對T/R組件性能指標(biāo)測試具有較好的適應(yīng)性。

表4 部分指標(biāo)測試精度對比表

4.2 發(fā)射功率測試不確定度

功率測試不確定度受到環(huán)境溫度、匹配狀態(tài)等因素的影響。從發(fā)射功率通道測試流程看，主要不確定度包括輸入信號功率的不穩(wěn)定、校準(zhǔn)器引入的不穩(wěn)定度、功率探頭特定頻率上功率曲線不穩(wěn)定度等。

為最大限度的降低功率測試不穩(wěn)定度，基于構(gòu)建初始損耗數(shù)據(jù)庫的方式提前記錄偏差用于后期測量的數(shù)據(jù)修正，從而得到待測參數(shù)的真實值。表 4功率測量誤差結(jié)果表明，系統(tǒng)功率測量精度能夠滿足T/R組件測試需要。

4.3 接收相位測試的不確定度

相位作為T/R組件關(guān)重參數(shù)，其不確定度主要來源于測量儀器的不確定度、系統(tǒng)通道時延引起的相位不確定和隨著系統(tǒng)工作溫度升高通道相移量不確定偏移。

系統(tǒng)在降低接收相位測試不確定度方面，主要采用基于不同溫度的參數(shù)誤差補(bǔ)償策略，將不同溫度不同頻點(diǎn)的通道固有相移存儲于特定數(shù)據(jù)表格中，在實際測試時根據(jù)環(huán)境選擇特定修正量，從而最大限度地保證相位測量穩(wěn)定度。表 4相位不一致性測量誤差結(jié)果表明，系統(tǒng)相位不一致性測量精度能夠滿足T/R組件測試需要。

5 結(jié)束語

T/R組件測試系統(tǒng)設(shè)計是有源相控陣?yán)走_(dá)設(shè)計與應(yīng)用中需考慮的重要問題之一。通用測試儀器結(jié)合專用測試控制單元的模式是構(gòu)建自動測試系統(tǒng)的有效手段，射頻矩陣控制單元設(shè)計提高了系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性，為今后構(gòu)建T/R組件全指標(biāo)的測試系統(tǒng)預(yù)留了足夠的硬件接口。實踐表明，該測試系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高，能夠滿足多通道T/R組件多參數(shù)自動測試要求。該測試系統(tǒng)的設(shè)計方案方法對其他電子裝備自動測試系統(tǒng)構(gòu)建具有較好的參考價值。