無線電測控裝備質(zhì)量控制方案及自動化測試技術(shù)分析

王森強

（明廈物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司，上海 201112）

1 無線電測控裝備及系統(tǒng)介紹

1.1 裝備簡介

無線電測控裝備主要應(yīng)用于設(shè)備檢測，其可以對系統(tǒng)中的飛行器進行測量、跟蹤與控制，我國在一些大型國家科研項目的研究中，均會利用到此類設(shè)備。近幾年，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該設(shè)備能夠?qū)?shù)、波形等進行測量，同時可以實現(xiàn)時域與頻域的深入分析，完成對電臺性能特性的全面監(jiān)測與分析。

1.2 系統(tǒng)功能

無線電測控裝備是一個廣泛的概念。在實際運行時，所有能利用無線電信號對目標(biāo)加以控制、跟蹤與測量的設(shè)備，均可被稱為無線電測控裝備。當(dāng)前無線電測控裝備系統(tǒng)主要分為無線電跟蹤測量系統(tǒng)、無線電遙測遙控系統(tǒng)兩大類型，能夠追蹤與測量飛行器的運動軌跡、目標(biāo)特性，同時也能夠?qū)κ占男畔⒓皶r記錄處理。

1.3 技術(shù)應(yīng)用

在實際應(yīng)用中無線電跟蹤測量系統(tǒng)的工作流程分為三大環(huán)節(jié)，分別是調(diào)制發(fā)射、接收解調(diào)、信息處理，其最終所獲得的數(shù)據(jù)信息會通過計算機顯示，并報送測控中心。而無線電遙測遙控系統(tǒng)則會對待測的參數(shù)進行采集與接收，并傳送到相應(yīng)的顯示位置，前期所收集到的信息會通過傳感器，設(shè)置成規(guī)范化的電信號[1]。

2 無線電測控裝備質(zhì)量的控制

2.1 方案基本建設(shè)思路

2.1.1 系統(tǒng)功能需求分析

基于無線電測控裝備的特點，在進行方案設(shè)計時，首先要明確系統(tǒng)的質(zhì)量控制目標(biāo)。一是需要對相關(guān)裝備的測試指標(biāo)進行規(guī)范化處理；二是要能夠便于管理部門和人員對無線電測控裝備實時工況進行監(jiān)測，從而為后期的維修與保養(yǎng)打下堅實基礎(chǔ)；三是面對日常作業(yè)中的科研實驗任務(wù)，可以對無線電測控裝備進行強制性測試，從而保證其技術(shù)狀態(tài)的安全穩(wěn)定性；四是具備一定的辨析能力，能夠?qū)Ξ?dāng)前系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)進行評估與預(yù)測，輔助相關(guān)人員進行決策。

2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計步驟分析

在進行系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)時，一是構(gòu)建相應(yīng)的信息管理中心，下設(shè)一套完整的無線電測控設(shè)備子系統(tǒng)，便于對其進行模塊化處理與操作；二是對子系統(tǒng)進行深度的研究與推廣，依照系統(tǒng)整體的開發(fā)需求，保證其完整性。其中，在建設(shè)子系統(tǒng)時，需要應(yīng)用到大量的自動化技術(shù)，既可以滿足系統(tǒng)實時監(jiān)測的工作需求，又可以提高所收集到的數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度。另外，還要通過規(guī)范化的指標(biāo)測試形式，提高軟件的通用性，便于后期對數(shù)據(jù)信息的處理。

2.1.3 關(guān)鍵控制單元建設(shè)

依照上述設(shè)計思路可以將需要建設(shè)的關(guān)鍵單元分為四大部分：一是測試子系統(tǒng)；二是管理信息中心；三是信息客戶端；四是質(zhì)量控制模塊。由于當(dāng)前現(xiàn)場使用的無線電測控裝配數(shù)量多且種類繁雜，因此子系統(tǒng)會包含多個，在設(shè)計時可以通過模塊化的方式設(shè)置獨立的控制系統(tǒng)，通過總線將其銜接，從而提高系統(tǒng)的完整性。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計

2.2.1 子系統(tǒng)軟件設(shè)計進行子系統(tǒng)軟件設(shè)計時要依照使用需求。在儀器控制與數(shù)據(jù)采集方面，一定要使用規(guī)范通用的技術(shù)，同時要配有高級的開發(fā)平臺，如V EE、Visual Basic、Measurement Studio等，這樣在進行標(biāo)準(zhǔn)化測試時，可以進一步提高成功率。此外，還要保證測試流程的簡潔性，這樣便于工作人員對相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，同時也可以減少人工參與因素，提高系統(tǒng)整體的抗干擾能力。在進行數(shù)據(jù)處理的過程中，系統(tǒng)應(yīng)保留原始數(shù)據(jù)，并允許人工進行判定結(jié)果的輸入[2]。

2.2.2 管理中心設(shè)計

管理中心軟件的集成程度較高，其能夠精準(zhǔn)接收各子系統(tǒng)的測試結(jié)果以及維護與管理信息，并依照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，將其存儲于服務(wù)器之中，并用于對各類指標(biāo)的比對。為方便工作人員決策，它還可以在系統(tǒng)中生成直觀化的圖表，其中包含裝備技術(shù)的工況以及未來的故障問題發(fā)展趨勢等。管理中心可以分為6大模塊：數(shù)據(jù)信息接收模塊、信息識別分類匯總模塊、數(shù)據(jù)分類存儲模塊、數(shù)據(jù)查詢索引模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊。

2.2.3 應(yīng)用接口的設(shè)計

應(yīng)用接口的設(shè)計十分重要，其決定了數(shù)據(jù)信息能否實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，對后期的軟件持續(xù)性優(yōu)化開發(fā)以及維護工作有影響。因此在設(shè)計時需要注意以下幾點：一是需要將各個子系統(tǒng)和信息中心的耦合度降至最低；二是需要提高接口的固定性；三是保證接口的簡單性與易用性，便于客戶端的應(yīng)用。

3 無線電自動化測試技術(shù)分析

3.1 案例背景分析

（1）測試系統(tǒng)的基本原理。該系統(tǒng)為CMU200無線電綜合測試儀，其主要是參考振蕩器、模擬/數(shù)字合成式射頻RF信號發(fā)生器、射頻RF分析儀等設(shè)備組成，適用的測試設(shè)備較廣，對手機以及基站均可以進行測試。根據(jù)我國無線電綜合測試儀相關(guān)檢驗規(guī)定顯示，該設(shè)備的具體參數(shù)項目能夠達到18項，性能優(yōu)于傳統(tǒng)測試儀的性能指標(biāo)。該系統(tǒng)中的頻率計主要是用來測試頻率的精準(zhǔn)度，其頻率方位需要滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)；矢量信號發(fā)生器以及功率傳感器主要用于測量接收功率，并且能夠?qū)κ噶啃盘栠M行測試。

（2）在自動檢定過程中，計算機是系統(tǒng)的控制主體，配備了相應(yīng)GPIB接口卡，適用于GPIB測量軟件以及高級語言接口，對多項技術(shù)指標(biāo)進行自動檢定，如頻率準(zhǔn)確度、功率電平準(zhǔn)確度、相對電平準(zhǔn)確度等。

3.2 系統(tǒng)具體功能

自動基礎(chǔ)框架包括：①系統(tǒng)預(yù)置（標(biāo)準(zhǔn)儀器、待測儀器、退出）；②檢定項目（功率電平準(zhǔn)確度、相對電平準(zhǔn)確度、二次諧波等）；③系統(tǒng)功能（報告生成與打印、預(yù)置被測儀器、廠家信息管理、標(biāo)準(zhǔn)儀器管理）；④幫助（使用幫助、關(guān)于本系統(tǒng)）。

3.3 具體測試方法

3.3.1 發(fā)射機測試方法

偽碼調(diào)制深度檢測：時統(tǒng)→信號入端→大功率合成器→定向耦合器（與上位機相接）→衰減器→頻譜分析儀。其中碼源在與偽碼放大器連接后，利用信號及功率合成中間傳輸系統(tǒng)。

整機信道帶寬檢測：頻率合成源→信號入端→大功率合成器→定向耦合器（與上位機相接）→衰減器→頻譜分析儀。

X與Y碼相對延時檢測：碼源→X、Y碼→偽碼放大器→示波器→外觸發(fā)至X、Y碼。

發(fā)射頻譜檢測：時統(tǒng)→信號入端→大功率合成器→定向耦合器（與上位機相接）→衰減器→頻譜分析儀。

3.3.2 接收機測試方法

在對接收機進行測試時，包含以下六個關(guān)鍵測試環(huán)節(jié)：整個設(shè)備的噪聲系數(shù)、環(huán)路噪聲的帶寬和差通道的隔離度、AGC的控制特性、多普勒頻率捕獲范圍以及載波捕獲的靈敏度。其具體的檢測流程與方法可參考如下內(nèi)容。

整機噪聲系數(shù)檢測：接收機有高頻頭輸入與第一中放輸出兩部分，噪聲源輸入到高頻頭輸入，而噪聲系數(shù)測試儀與第一中放輸出相接，最終在噪聲系數(shù)測試儀中可以顯示噪聲源的相關(guān)信息。

環(huán)路噪聲帶寬檢測：頻率合成源與高頻頭輸入端口相接，然后將環(huán)路工作狀態(tài)進行鎖定，此時在VCXO中接入低頻信號調(diào)制改變其頻率，將示波器調(diào)至最大功率，最后在頻率點的兩端尋找各自點頻，其指示降值0.707倍，根據(jù)所推導(dǎo)出的公式進行噪聲帶寬的計算。

差通道隔離度檢測：在主接收機高頻頭輸入口接入頻率合成源輸出信號，然后再利用頻譜分析儀進行FET，環(huán)形器前會獲得相應(yīng)的信號功率電平，在差通道FET之后，微波移相器前會獲得第二個信號功率電平，最終兩個電平相減所得到的數(shù)值便是差通道隔離度。

AGC控制特性檢測：環(huán)路工作頻率是頻率合成源的輸出頻率，其能夠控制合成源輸出功率電平，然后對高頻電壓表指示進行觀察，當(dāng)其變化達到了既定數(shù)值范圍后，頻率合成源最終輸出功率電平所產(chǎn)生的變化便是AGC的可控制范圍，當(dāng)其功率電平變化達到了60 dB時，AGC仍然可控，其電壓表中的變化數(shù)值便為AGC可控制的精度。

多普頻率捕獲范圍檢測：頻率合成源與高頻頭輸入端相接，然后設(shè)置環(huán)路中心頻率，對輸出電平環(huán)路進行鎖定，改變其上下輸出頻率，并觀察鎖定的指示燈，判斷其在不同工況下的穩(wěn)定捕捉狀態(tài)，最終最低頻率與環(huán)路中心頻率之間的差額便是多普頻率可捕獲的范圍。

載波捕獲靈敏度檢測：頻率合成源與高頻頭輸入端相接，輸出相應(yīng)的工作頻率，對輸出電平進行環(huán)路鎖定，并斷開AGC電路，縮小合成信號源輸出的電平功率，接收機此時也剛好鎖定。當(dāng)示波器與AGC的電路指示保持一致時，此時的頻率合成源輸出功率減掉頻率合成源與接收機高頻組件電纜所產(chǎn)生的損失，便為其靈敏度值。

3.3.3 伺服測試方法

在進行伺服檢測時主要的檢測對象有兩個，分別為正割補償和暫態(tài)特性。在對正割補償進行檢測時，依照系統(tǒng)的測試設(shè)計框架，應(yīng)對自動控制單元校正板的一端進行校正，并施加固定的直流電壓值，從而測算出俯仰角0°～85°正割補償電路輸出的電壓值。

在對暫態(tài)特性進行檢測時，天線需要通過數(shù)引的方式作業(yè)，然后分別在方位處以及俯仰處輸進1°的階躍碼子，然后再利用ACU處的校正板監(jiān)測口，通過示波器對其波形進行測量，最終便可通過波形圖對各類指標(biāo)進行計算。

3.3.4 終端機測試方法

測試多普勒頻率捕獲范圍。在測試過程中需要將頻率合成源與鎖相倍頻器相銜接，然后在鎖相器中心頻率的兩端，對合成源的輸出頻率進行變化控制，再將鎖相倍頻器鎖定時捕獲的最高與最低頻率作為其捕獲范圍。

環(huán)路捕獲時間與概率的檢測。捕獲時間為環(huán)路輸入信號到鎖定時間的用時，最終其檢測概率為多次捕獲中的一次成功時間。

B碼終端采集信號誤差檢測。需要通過B碼解碼器進行操控，其所輸出的秒信號可以作為觸發(fā)信號，然后利用示波器，測算出秒信號的對應(yīng)B碼。

在進行測速與定位隨機誤差的檢測時，需要通過終端機微機進行測算，其測速終端會與定位終端和系統(tǒng)相接，當(dāng)終端機穩(wěn)定之后，便可以得出測試結(jié)果。

3.3.5 自動信號處理與誤差修正

依照前期的系統(tǒng)測試?yán)碚?，需要對計算機所采集的數(shù)據(jù)進行深入研究，以便提高測試的速率和測量精準(zhǔn)度。此外，在程序中探頭信號以及校準(zhǔn)因子具備了建立、查看、修改的性能，因此表中的校準(zhǔn)因子可以利用定義頻率來填寫，這樣依照表單內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，就可以對每一處頻率的校準(zhǔn)因子進行修正，再利用功率計便可以獲得精準(zhǔn)度更高的測量結(jié)果。同時，通過上述測試方式可以看出自動化測量系統(tǒng)的自動檢定服務(wù)水平與效率要優(yōu)于傳統(tǒng)人工檢測。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線電測控裝備應(yīng)用越來越頻繁，而為能夠避免其在作業(yè)的過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，則要做好運行事故原因的分析工作，并加強系統(tǒng)軟件的設(shè)計工作，提高設(shè)計方案的實用性與適宜性，同時也要重視自動化測試技術(shù)的應(yīng)用，從而為我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻一份應(yīng)有力量?！?/p>