多波段可重构雷达接收自动测试系统的设计与实现

逄淑蕾，李　帅

（1.南京信息工程大学 电子与信息工程学院，江苏 南京　210044；2.黑龙江省大气探测技术保障中心，黑龙江 哈尔滨　150030）

多波段可重构雷达接收自动测试系统的设计与实现

逄淑蕾1，2，李帅2

（1.南京信息工程大学 电子与信息工程学院，江苏 南京210044；2.黑龙江省大气探测技术保障中心，黑龙江 哈尔滨150030）

多波段可重构雷达是目前较为先进的雷达系统，其接收机的传统人工测试弊端很多，由于多波段的指标很多，各个功能的实现指标都需要测试，如果人工逐一测试，需要花费的时间和费用非常巨大，这样将导致雷达的开发成本非常高。在研究多波段可重构雷达接收机结构系统的基础上，提出设计了自动测试系统，该系统主要由硬件和软件两大部分组成，多波段可重构雷达接收机的测试系统实现自动化、可视化，系统测试数据图形化，该系统具有成本低、操作简单、使用方便、测试效率高、测试精度高等优点，在其他系统的自动测试设计上也具有借鉴意义。

相互依存网络；体系破击；仿真试验；多波段可重构雷达

多波段可重构雷达是目前较为先进的雷达系统，“多波段”是指雷达设备工作在多个频段上，以实现雷达的多种功能，如目标搜索和成像、电子对抗以及通信等；“可重构”是指为了协调多波段带来的信号带宽和解调方式不同而采取的编程接收机，即在原来硬件设备不变的情况下，通过软件控制实现多种功能。多波段可重构雷达的特有优势，使其应用的范围非常广泛，它可以同时完成警告、干扰、侦察和数据传输等多种功能。在应用广泛的同时，研发和测试多波段可重构雷达的重要性就更加凸显。雷达接收的测试在整个雷达的研制和试验阶段占有重要地位，另外，多波段可重构雷达在测试阶段需要测试的指标很多，各个功能的实现指标都需要测试，如果人工逐一测试，需要花费的时间和费用会非常巨大，这样将导致雷达的开发成本非常高。开发自动测试系统，能够实现对多波段可重构雷达的多项指标的全自动测试，即节省了测试时间和人员资质，又提高了测试的效率，降低测试成本。

1　雷达接收机的构型

雷达接收机是整个雷达系统的前端，只有先接收了信号才可以进行下一步的信号处理和判断，进而根据信号采取一系列的措施，比如预警、干扰等。

1.1常规雷达接收机

常规雷达接收机一般为超外差接收机，如图1所示，它利用本振、混频器和滤波器将信号做2～3次的变换后转换为一个中频信号，然后对其进行采样处理。在这2～3次的转换中，每一次都需要一组本振、混频器和滤波器，因此，虽然这一结构形式的接收机的抗干扰性能特别好，但是随着信号转换次数的增加，接收机的结构会越来越复杂，系统的消耗也会骤增，另外，制造的成本也就跟着提高，这些缺点会抵消它的优点，基于这一点，目前常规雷达接收机的信号变换最多为4次，如果超过这一数值，接收机的优势将大大减少。

图1　常规雷达接收机结构图

1.2多波段可重构雷达接收机

根据常规雷达接收机的原理，如果想实现多波段信号的接收，最直接的接收机构造就是在系统中设置多个接收机，针对每一预接收的信号设置一个接收机，这样虽然可以达到接收多种波段信号的目的，但是带来的问题就是使系统复杂、成本高、消耗大，而且这也不符合“可重构”的概念。“可重构”是指在不改变接收机硬件的前提下，利用软件和程序使接收机达到处理不同波段信号的能力。

目前常用的低中频多波段接收机结构，如图2所示。多波段的信号被接收后会被转换为低中频，这一频率称为信号基带，其频率大约为输入信号频率的2倍，之后经过采样然后再解调，这样一来，信号的所有处理都可以在一个电子芯片中实现。

图2　低中频多波段接收机结构图

2　自动测试系统设计

多波段可重构雷达接收机的测试指标很多，而且频率跨度大，接收通道也较多，如果采用传统的测试方法，不仅花费的时间和人力会很大，而且人工采集的数据精确度也不高，制约着测试的质量，这样很不利于测试工作的开展，因此，如果采用自动测试系统，可以很好地解决这些问题。

2.1测试指标

多波段可重构雷达接收机的测试技术指标主要包括：噪声系数、增益、系统动态、信号带宽、平衡度，还有一些辅助测试包括频率源类的功率及杂波测试、内部信号调制测试以及数字部分的综合测试等。

2.2系统框图

为了实现上述多项测试技术指标的自动测试，设计了如图3所示的多波段可重构雷达接收机的自动测试系统。该系统主要包括硬件和软件两大部分：硬件主要是测试台的搭建，该测试台为一整套接收机性能指标的自动测试平台；软件主要包括控制和数据处理程序，保证所有测试设备协调运作、迅速准确地响应，并且保证所有测试数据的有效采集、安全存储和准确运算处理。

图3　多波段可重构雷达接收机自动测试系统

2.2.1硬件部分

多波段可重构雷达接收机自动测试系统的硬件部分主要包括一个噪声信号源、标准输入信号源、扫频信号源、噪声测试仪、频谱仪以及连接各个硬件设备的测试电缆等。

控制硬件是控制程序的载体，依据预先编制的程序的功能运行，对各项硬件设备进行控制，并且采集、存储各个设备传输的数据，然后把测试和运算得出的结果以合理的方式显示出来，供测试人员研究使用。在整个硬件系统中，显示器就是一个窗口，完成测试人员与测试系统的交互。噪声信号源的主要作用是为测试多波段可重构雷达自动测试系统的噪声系数提供噪声信号，而标准输入信号源的主要作用是提供标准信号，便于测试多波段可重构雷达接收机的动态和增益情况，扫频信号源提供的信号是为了测试信号带宽和带内平坦度。另外，系统还有打印机，主要是把各项测试指标数据打印出来，方便后续的研究和分析。

2.2.2软件部分

多波段可重构雷达接收机自动测试系统的软件部分包括控制软件、计算显示软件和状态监视软件。

控制软件是指系统预先设定的功能程序，方便参数的设置，控制各项硬件设备，并且采集、存储各个设备传输的数据。

计算显示软件是指数据的运算和处理程序，并把计算的结果进行格式的转换，便于存储和送到显示器显示，另外，对数据进行图像化的转化，把大量的数据进行图像化处理，方便研究和分析。

状态监视软件主要是监控和预警，监测整个系统的运行状况，对系统出现的故障进行自动的定位和记录，方便系统的更正和设备的检测，并且在整个测试项目结束时或在出现异常情况时时，自动发出预警。

3　自动测试实现

3.1测试的实现

测试的实现主要包括两个部分：一是模拟指标参数量的测试实现；二是数字指标参数量的测试实现。

模拟指标参数量测试主要包括：噪声系数测试、接收机带宽测试和接收系统动态增益测试。噪声系数测试有放大器模式测试和下变频模式测试两种模式，放大器测试模式需要对测量的数据进行分解，采用“字符串”格式，下变频测量模式的数据相对简单。对于接收机带宽测试，则利用不同通道的切换，记录和保存动态频谱曲线的数据。而系统动态增益测试，则要保证信号源和频谱仪的同步，还要保证循环控制的准确，另外，系统设备本身要保证测量数据的误差在合理范围内。数字指标参数量的测试主要针对多通道的中频接收插件的测试，保证准确、稳定地处理数据。

3.2控制的实现

为了实现自动测试系统预定的测试功能，除了需要硬件的支持，软件控制也十分必要。好的控制，可以使硬件测试平台的设备协调配合。在控制方面，首先要设定控制系统的内部延迟，合理的内部延迟时间，既能保证测试的精确，又有利于提高测试的效率；其次要考虑单独控制的可能性，由于多波段信号的差别较大，针对一些专门的测试指标需要单独的测试，这时就需要在系统控制设置时考虑单独控制的功能；最后通过计算机并口实现频点控制，保证系统频点数据的自动切换。

3.3过程的实现

首先校正自动测试系统的所有仪表，保证仪表的正常和完好，确保各个仪表的测量误差在合理的范围内。其次，设置多波段可重构雷达接收机的初始参数，如工作的特定波段频率、各个波段的步进频率以及系统设备的测试电缆对测试的影响等，然后启动接收机的自动测试程序，开始自动测试。

在自动测试开始后，系统首先利用扫频信号源和频谱仪测试多波段可重构雷达接收机的信号的带宽和接收信号的平坦度，这时系统会自动记录下所有的数据，然后选定标准信号源与频谱仪，自动控制测试从起始频率的波段开始，按照最初设定好的步进波段频率，逐一进行测试，并且记录每一频段信号的接收增益和动态的测试数据，最后选择噪声源与噪声测试仪，按最初设定的波段步进频率记录频率范围内接收机的噪声测试数据。系统在自动记录这些数据的同时会把数据都反馈到控制系统，计算、显示和存储。

当接收机预设的接收波段都测试完成之后，控制系统自动发出终止信号，系统所有设备都自动停止运行，整个测试过程结束，状态监视软件会发出预警，提醒操作人员。

4　结　语

目前，多波段可重构雷达接收机的测试系统实现自动化、可视化的趋势越来越明显，其优势也越来越明显，自动测试成为未来雷达接收机测试发展的主流方向。另外，系统测试数据的图形化也越来越广泛地被应用，在本文设计的多波段可重构雷达接收机自动测试系统中运用的不合格数据突显技术和数据格式化输出存储技术，都是图形化的主要应用，这对以后类似测试系统的开发具有普遍的借鉴意义。另外，该自动测试系统对多波段可重构雷达接收系统的主要性能指标进行了全面的测试，自动化程度高、测试效率高、测试数据的准确性好，极大地缩短了测试时间，节省了测试的人力和费用，提高了多波段雷达的测试效率，改善了测试数据的存储和处理问题。该系统具有成本低、操作简单、使用方便、测试效率高、测试精度高等优点，在其他系统的自动测试设计上也具有借鉴意义。

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Design and im p lem entation of autom atic test system for m u ltiband recon figurab le radar receiver

PANG Shulei1，2，LIShuai2
（1.School of Electronic and Information Engineering，Nanjing University of Information Science&Technology，Nanjing 210044，China；2.Heilongjiang Atmospheric Sounding and Technical Support Center，Harbin 150030，China）

The multiband reconfigurable radar is a current relatively-advanced radar system，whose traditional manual test of the receiver has many shortcomings.Since the multiband has many indexes，and the implementation index of each function should be tested，it will spend a lot of time and cost，and the development cost of radar is extremely high if the indexes are manually tested one by one.On the basis of studying the structure system ofmultiband reconfigurable radar receiver，an automatic test system was designed.The system ismainly composed of hardware and software.The test system of the multiband reconfigurable radar receiver can realize the automation，visualization and test data graphic expression.The system has the advantages of low cost，easy operation，convenient use，high test efficiency and high test accuracy，and has the reference significance for the automatic test design of other systems.

interdependent network；system damage；simulation experiment；multiband reconfigurable radar

TN957.5-34

A

1004-373X（2016）11-0013-03

10.16652/j.issn.1004-373x.2016.11.004

2015-08-28

逄淑蕾（1987—），女，硕士，工程师。研究方向为电子与通信工程。李帅（1984—），男，硕士，工程师。研究方向为仪器仪表工程。