基于PXI总线的IFM测试系统

2021-09-18罗建龙秦海峰吴岩

电子测试 2021年16期

罗建龙，秦海峰，吴岩

（中国电子科技集团第二十九研究所,四川成都，610000）

1 IFM 接收机简介

1.1 IFM 接收机原理

瞬时测频（IFM）接收机为变换法测频接收机的一种。它首先对信号进行自相关运算将频率变换为相位，通过测量量化后的相位值实现测频。它在频域上是宽开的，具有高截获概率，且可获得高测频精度和频率分辨力，因此在电子情报侦察系统和电子支援侦察系统中得到广泛应用[1]。

实现瞬时测频的方法有很多种，根据机理，可以归纳为两大类如图1、2。第一类是把待测频率信息转化为幅度信息，或者先将频率信息转化为相位信息，然后转化为幅度信息，通过测量幅度信息来映射到频率信息，从而实现测频。第二类是将待测信号进行采样变成数字信息，然后通过对数据的处理、运算或者频率信息，满足“待测频率-采样量化-运算测频”的过程，这类测频也叫做单比特测频[2]。

图1 原理图

1.2 IFM 接收机指标

IFM 接收机众多，根据不同电子战系统的需求，具有不同的测试指标。

本论文所研究的基于PXI 的IFM 测试系统只针对频率适应范围与测频精度测试指标。

频率适应范围：通常指某一特定频率，IFM 接收机对该频率的任意制定分辨率的频率都能测试出其频率值（一般情况下根据频段范围规定测试步进，并不需要以分辨率为步进进行测试）。

图2 原理图

测频精度：通常指在频率适应范围中规定的每一频点的测试值与信号源输入的频率值之间的差值，差值不能搞过一定范围，同时所有频点差值的均方根也不能超过一定范围[3]。

2 IFM 测试系统

针对IFM 频率适应范围以及测频精度的测试，系统系统主要包括提供供电的电源单元，提供射频信号的激励单元，提供频率数字信号的采集单元，以及整个系统逻辑控制的主控单元。IFM 测试系统框架如图3 所示。

图3 IFM 测试系统框架

主控单元主要：提供各PXI 功能板卡插槽的PXI 机箱以及能够搭载Labview 开发环境的控制器。

电源单元：供电电压范围-30V~30V， 3 路电压同时供电，供电允许误差范围为电压值±5%，模块工作电流各电压下均小于0.5A。

数据采集单元：15 位离散TTL，相应时间小于0.05s（基于2~18GHz 最宽频段，1MHz 分辨率的IFM 接收机来选择。2~18GHz 频段，1MHz 分辨力对应频率码数量为16000，对应的最少离散线数量为14（2^14 =16384），CP 占用1 根离散线，所以数据采集单元需要提供的最少DIO 数量为15 位。为了提高IFM 接收机的测试效率，每个测试频点的切换时间需要降低到0.05s，所以对应的数据采集单元的数据响应时间也需要小于0.05s）。

激励单元： 0.5GHz~18GHz 的频率范围，3us~20ms/ 0.1us~1ms 的重频/脉宽范围，频率精度需要优于0.1MHz，重频分辨率优于0.1us，脉宽精度优于0.01us。

3 PXI 总线系统集成

3.1 硬件集成

3.1.1 主控单元

由于电源单元，激励单元以及采集单元所要用到的PXI板卡可能会有PXI 和PXIe 两种接口，而且考虑到未来该测试系统的扩展性，所以考虑提供18 个接口的 NI PXIe-1085 机箱，控制器采用中等配置的控制器NI PXIe-8135。

3.1.2 电源单元

根据电源单元的需求，目前没有单独的PXI 板卡满足，所以只能考虑使用多个PXI 板卡组合完成。NI PXIe-4112 板卡提供2 通道，每通道60V/1A 的电源输出，通过2 块NI PXIe-4112 板卡组合即可输出4 路60V/1A 的电源输出，满足电源单元的需求，所以考虑使用2 块NI PXIe-4112 板卡组成电源单元。

3.1.3 数据采集单元

根据数据采集单元的TTL 离线接口数量以及响应时间的需求，NI PXI-6509 可以满足需求。NI PXI-6509 总共提供96 路TTL IO 接口，每8 位IO 接口一组可以分别单独编程控制，同时该模块的响应时间可以达到1ms，满足数据采集单元的需求。

3.1.4 激励单元

根据激励单元提供0.5GHz~18GHz 范围、1MHz 精度的频率，3us~20ms/0.1us~1ms 范围、1us/0.1us 精度的重频/脉宽，PXI 产品中的NI PXIe-5654 和NI PXIe-5696 组合成的快速切换RF 信号生成器可以满足要求。

3.1.5 硬件集成

根据IFM 测试系统功能单元需求，选用1 个NI PXIe-1085 机箱和1 个NI PXIe-8135 控制器作为主控单元，选用2块NI PXIe-4112 板卡作为电源单元，选用NI PXI-6509 作为采集单元，选用NI PXIe-5654 和NI PXIe-5696 组合成的快速切换RF 信号生成器作为激励单元，硬件清单如表1 所示。