微波组件自动测试系统的构成要素及实现路径

2019-12-02李珲

电子技术与软件工程 2019年6期

文/李珲

通常一部雷达设备中涵盖了数以百万计的微波组件，不同雷达系统对于微波组件的接口、频率、电压、技术等参数提出了差异化需求，由于测试一个微波组件至少需要1-2h，无形中增加了测试微波组件的工作量。本文依据雷达工作状态进行了微波组件自动测试系统的设计，为微波参数自动化测试的实现提供借鉴。

1 微波组件自动测试系统的构成要素

1.1 硬件设备

在系统硬件设备的选择上，通常依据不同项目指标的测试参数要求进行实验仪表的选取，涵盖了工业控制计算机、信号源、多功能数字采集卡、脉冲矢网、电子开关、电源、频谱分析仪、功率计、双脉冲信号发生器、噪声系数分析仪等人工测试仪表设备。在进行自动测试系统的硬件设备选择上，主要包含计算机、测试仪表、程控电源、自动测试综合控制电路、GPIB 电缆、USB 电缆、接口卡、定向耦合器、衰减器等设备。

在针对收发组件进行测试时，可从功能角度进行微波收发组件构成要素的划分，包含发射功率与接收增益放大通道、限幅与幅相、电源、波控、环形器等要素，以此实现对发射信号功率与接收信号增益的放大，便于调节信号的幅度与相位。同时，还需注重在收发组件与测试系统间设置相应接口，以便在后续测试过程中可直接控制微波组件并进行馈电。

在微波组件的基本逻辑结构中包含电源与监控电路、波控控制电路两种电路形式，由移相器作用于收发开关，分别沿驱动放大器、末级放大器、环形器、隔离器、限幅器、低噪放、衰减器最终回到收发开关处并传回移相器，完成收发组件整体工作流程。由于不同微波组件所处系统的要求及其工作频段有所差异，因此微波收发组件的电路设计、频段、器件封装以及生产工艺都有所区分。其中采用混合组装工艺生产出的封装器件，主要适用于米波段或长于米波段的微波组件；而采用微组装工艺生产出的封装器件主要采用裸芯片形式，在器件封装过程中极有可能造成寄生参数，对于组件物理尺寸与工作性能造成影响，适用于短于米波段的微波组件中。

1.2 软件系统

在进行软件系统设计时，该软件系统主要包含以下三层结构：

其一是仪器控制层，涵盖National instruments CWVISA ActiveX 与Agilent Agt3494A ActiveX 两种控件，均可支持在计算机语言环境下进行软件程序的设计；

其二是信号控制层，不同型号的微波收发组件所对应的信号控制模式也不同，主要包含串行数据传输与并行数据传输两种模式；

其三是测试数据处理层，主要用于显示计算机与系统操作，可将数据以Excel 格式直接导出，为数据分析处理提供了便捷条件。

2 微波组件自动测试系统的具体实现路径

2.1 测试方法选择

2.1.1 发射通道测试

针对峰值功率进行测试，其功率测试模块中主要涵盖2 个直流电源、信号源、被测T/R组件、定向耦合器、衰减器、功率负载、功率计等设备。当完成测试仪表与被测T/R 组件的连接后，自动测试系统便可以直接对信号源、组件、功率计进行同时控制，并将获得的测试数据存储在计算机中，其测试数据与功率计显示结果保持一致，进而便可得出该组件在对应频率点的输出功率。

针对移相精度进行测试，其测试模块中主要涵盖2 个直流电源、被测T/R 组件、双脉冲信号发生器、定向耦合器、功率负载、脉冲矢网、衰减器等设备。当将计算机、仪表与被测T/R 组件连接后，自动测试系统便可借由计算机程序控制脉冲矢网与双脉冲信号发生器，依据组件在不同状态下的相位特点获取到移相精度数据。

2.1.2 接收通道测试

针对接收通道的增益、移相、衰减以及输出动态进行测试，其测试模块中主要包含2 个直流电源、被测T/R 组件以及连续波矢网等设备。在完成设备连接后，便可使增益、移相、衰减、1dB 压缩点等测试模块在系统内部自动运行，实现对被测T/R 组件、矢量网络分析仪的有效控制，并将其获取到的测试数据进行存储、记录，得出微波组件的增益、移相精度、衰减等具体数值。

针对接收通道的噪声系数进行测试，其测试模块中主要涵盖2 个直流电源、被测T/R 组件以及噪声系数测试仪。在完成设备连接后，自动测试系统便可实现对被测组件、噪声系数测试仪的同时控制，并将其相应测试数据结果进行记录，获取到不同频率点所对应的噪声系数。

2.2 测试流程

在开展自动测试系统的公共测试时，其测试流程为“打开机柜电源——仪器仪表自检——确定被测件与适配器——被测件外观与质量检查——适配器安装——接口检查——被测件安装”。接下进入到自动测试流程，其具体步骤为“开始自动测试——数据采集——数据分析——故障查找与定位——故障解决方案设计——引导维修——维修确认——关闭测试系统”。通过自动测试系统的试运行，可使被测件的测试数据结果直接在软件界面中得到实时显示，并将测试数据提交至数据库中进行对比分析，以此确认具体故障点，采取相应维修方案解决故障问题，为大批量测量与故障定位分析提供保障。