微波組件自動測試系統(tǒng)的構成要素及實現路徑

文/李琿

通常一部雷達設備中涵蓋了數以百萬計的微波組件，不同雷達系統(tǒng)對于微波組件的接口、頻率、電壓、技術等參數提出了差異化需求，由于測試一個微波組件至少需要1-2h，無形中增加了測試微波組件的工作量。本文依據雷達工作狀態(tài)進行了微波組件自動測試系統(tǒng)的設計，為微波參數自動化測試的實現提供借鑒。

1 微波組件自動測試系統(tǒng)的構成要素

1.1 硬件設備

在系統(tǒng)硬件設備的選擇上，通常依據不同項目指標的測試參數要求進行實驗儀表的選取，涵蓋了工業(yè)控制計算機、信號源、多功能數字采集卡、脈沖矢網、電子開關、電源、頻譜分析儀、功率計、雙脈沖信號發(fā)生器、噪聲系數分析儀等人工測試儀表設備。在進行自動測試系統(tǒng)的硬件設備選擇上，主要包含計算機、測試儀表、程控電源、自動測試綜合控制電路、GPIB 電纜、USB 電纜、接口卡、定向耦合器、衰減器等設備。

在針對收發(fā)組件進行測試時，可從功能角度進行微波收發(fā)組件構成要素的劃分，包含發(fā)射功率與接收增益放大通道、限幅與幅相、電源、波控、環(huán)形器等要素，以此實現對發(fā)射信號功率與接收信號增益的放大，便于調節(jié)信號的幅度與相位。同時，還需注重在收發(fā)組件與測試系統(tǒng)間設置相應接口，以便在后續(xù)測試過程中可直接控制微波組件并進行饋電。

在微波組件的基本邏輯結構中包含電源與監(jiān)控電路、波控控制電路兩種電路形式，由移相器作用于收發(fā)開關，分別沿驅動放大器、末級放大器、環(huán)形器、隔離器、限幅器、低噪放、衰減器最終回到收發(fā)開關處并傳回移相器，完成收發(fā)組件整體工作流程。由于不同微波組件所處系統(tǒng)的要求及其工作頻段有所差異，因此微波收發(fā)組件的電路設計、頻段、器件封裝以及生產工藝都有所區(qū)分。其中采用混合組裝工藝生產出的封裝器件，主要適用于米波段或長于米波段的微波組件；而采用微組裝工藝生產出的封裝器件主要采用裸芯片形式，在器件封裝過程中極有可能造成寄生參數，對于組件物理尺寸與工作性能造成影響，適用于短于米波段的微波組件中。

1.2 軟件系統(tǒng)

在進行軟件系統(tǒng)設計時，該軟件系統(tǒng)主要包含以下三層結構：

其一是儀器控制層，涵蓋National instruments CWVISA ActiveX 與Agilent Agt3494A ActiveX 兩種控件，均可支持在計算機語言環(huán)境下進行軟件程序的設計；

其二是信號控制層，不同型號的微波收發(fā)組件所對應的信號控制模式也不同，主要包含串行數據傳輸與并行數據傳輸兩種模式；

其三是測試數據處理層，主要用于顯示計算機與系統(tǒng)操作，可將數據以Excel 格式直接導出，為數據分析處理提供了便捷條件。

2 微波組件自動測試系統(tǒng)的具體實現路徑

2.1 測試方法選擇

2.1.1 發(fā)射通道測試

針對峰值功率進行測試，其功率測試模塊中主要涵蓋2 個直流電源、信號源、被測T/R組件、定向耦合器、衰減器、功率負載、功率計等設備。當完成測試儀表與被測T/R 組件的連接后，自動測試系統(tǒng)便可以直接對信號源、組件、功率計進行同時控制，并將獲得的測試數據存儲在計算機中，其測試數據與功率計顯示結果保持一致，進而便可得出該組件在對應頻率點的輸出功率。

針對移相精度進行測試，其測試模塊中主要涵蓋2 個直流電源、被測T/R 組件、雙脈沖信號發(fā)生器、定向耦合器、功率負載、脈沖矢網、衰減器等設備。當將計算機、儀表與被測T/R 組件連接后，自動測試系統(tǒng)便可借由計算機程序控制脈沖矢網與雙脈沖信號發(fā)生器，依據組件在不同狀態(tài)下的相位特點獲取到移相精度數據。

2.1.2 接收通道測試

針對接收通道的增益、移相、衰減以及輸出動態(tài)進行測試，其測試模塊中主要包含2 個直流電源、被測T/R 組件以及連續(xù)波矢網等設備。在完成設備連接后，便可使增益、移相、衰減、1dB 壓縮點等測試模塊在系統(tǒng)內部自動運行，實現對被測T/R 組件、矢量網絡分析儀的有效控制，并將其獲取到的測試數據進行存儲、記錄，得出微波組件的增益、移相精度、衰減等具體數值。

針對接收通道的噪聲系數進行測試，其測試模塊中主要涵蓋2 個直流電源、被測T/R 組件以及噪聲系數測試儀。在完成設備連接后，自動測試系統(tǒng)便可實現對被測組件、噪聲系數測試儀的同時控制，并將其相應測試數據結果進行記錄，獲取到不同頻率點所對應的噪聲系數。

2.2 測試流程

在開展自動測試系統(tǒng)的公共測試時，其測試流程為“打開機柜電源——儀器儀表自檢——確定被測件與適配器——被測件外觀與質量檢查——適配器安裝——接口檢查——被測件安裝”。接下進入到自動測試流程，其具體步驟為“開始自動測試——數據采集——數據分析——故障查找與定位——故障解決方案設計——引導維修——維修確認——關閉測試系統(tǒng)”。通過自動測試系統(tǒng)的試運行，可使被測件的測試數據結果直接在軟件界面中得到實時顯示，并將測試數據提交至數據庫中進行對比分析，以此確認具體故障點，采取相應維修方案解決故障問題，為大批量測量與故障定位分析提供保障。

3 結論

總而言之，本文介紹了微波組件自動測試系統(tǒng)的構成要素、測試方法與具體實現路徑，有效解決了以往系統(tǒng)中關于噪聲系數測試的問題，還可實現對脈沖高功率參數的測試并為其測試誤差提供修正方法。經由綜合設計后，該系統(tǒng)可完成多通道、多頻率以及多參數條件下的自動測試，具備良好的應用前景。