線陣插件常溫測試系統的搭建

馬勇　譚紅芳　肖韻

摘要 線陣插件作為相控陣天線重要組件，它的測試指標是工程師們尤其關心的重點。線陣插件數量龐大、種類多樣、測試項目繁多，測試時間長，人工測試不能滿足批量檢測的需要。據此，本文設計了專用的測試工裝，以Visual C++為軟件平臺，利用GPIB接口總線實現工控機與測試儀器間的通訊，搭建了線陣插件常溫測試系統。該系統能實現線陣插件的批量測試。該系統實現了通路校準數據管理、測試數據可視化、表格化，實現了線陣插件自動化測試，大大提高了工作效率。

關鍵詞線 陣插件；自動測試系統

中圖分類號 TN82 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）13—0060—03

相控陣天線是目前許多軍事雷達或衛星應用的主要天線方式，在雷達和衛星通信領域中占有重要地位。而線陣插件作為相控陣天線的重要組件之一，它的技術指標好壞，將直接關系到整個相控陣天線的效能優劣。線陣插件的研制、生產、維護這一整個生命周期始終貫穿著技術指標的測試。

線陣插件種類多樣，尺寸大小各有不同，數量龐大，需測試的項目繁多，測試接口均為波導。采用人工測試，需要頻繁更換轉接頭及電纜，費時耗力。為此，研制一個自動測試系統迫在眉捷。

線陣插件的測試需要在特定的近似無回波環境和電磁屏蔽下進行，本文設計了專用的測試工裝（由屏蔽暗箱和輻射信號接收裝置組成），適合特定5種線陣插件的裝載和定位。本文通過分析研究，組建了線陣插件常溫測試系統，能自動完成線陣插件的指標測試。

1總體方案設計

線陣插件常溫測試系統的總體設計目的是構建適用于5種線陣插件的自動測試系統。為滿足5類線陣插件的裝載、定位，經過大量實驗分析，設計出了專用的測試工裝，能滿足這5類線陣插件在特定近似無回波環境和電磁屏蔽環境下的裝載、測試。

該測試系統基于VisualC++開發平臺，以PXI控制器為“中樞心臟”，負責向測試儀器、毫米波測試工裝發送控制信號，并與它們通訊，接收儀器及毫米波測試工裝發回的信息，做出判斷后，送給一體化顯示器，達到數據顯示、報錯的目的。此系統能自動完成以下技術指標的測試：波導口駐波比、增益、功率、幅相特性等，可實現測試參數可視化、測試數據表格化。

自動測試系統由專用測試工裝（由屏蔽暗箱和輻射信號接收裝置組成）、PXI機箱、一體化顯示器、帶GPIB總線的毫米波臺式儀器構成，如圖1所示。

2關鍵技術

本系統的關鍵技術在于測試工裝的設計。測試工裝由屏蔽暗箱和輻射信號接收裝置組成。

2.1測試工裝總體結構

測試工裝放置在一個長方體的箱體內，該箱體具備屏蔽微波及接收喇叭的二維移動機構。總體外觀如圖2所示。

工裝主要由插件固定裝置、二維移動結機構及屏蔽暗箱組成。

插件固定裝置，用于安裝線陣插件上的天線單元；為確保天線單元發射不受到金屬的影響，將二維移動機構單獨放置在一個箱體內，箱體外部貼附吸波材料。屏蔽暗箱主要用于輻射無線電騷擾（EMI）和輻射敏感度（EMS）測量的密閉屏蔽室。屏蔽室由屏蔽殼體、屏蔽門、通風波導窗及各種電源濾波器等組成。屏蔽殼體采用焊接式結構。吸波材料由工作頻率范圍在30MHz～1000MHz的單層鐵氧體片，以及錐形含碳海綿吸波材料構成，錐形含碳海綿吸波材料是由聚氨脂泡沫塑料在碳膠溶液中滲透而成，具有較好的阻燃特性。同時二維移動機構的控制通過屏蔽暗箱上的連接器來實現，最大限度地減少電磁輻射對天線的影響，如圖3所示。

2.1.1二維移動機構

要求喇叭天線可以精確對逐一對準被測天線，根據要求設計的二維移動機構由兩個獨立的運動軸來控制，實現橫向和縱向的移動，同時通過合理的布局、設計，使得機構的空間達到很小。同時通過精確的運動控制，可以實現±0.05mm以內的位置控制，喇叭天線可以做到準確地對準各通道輻射天線。具體結構如圖4所示。

縱向移動機構實現喇叭天線的上下移動，可以方便地對兩組天線單元進行。

測試；運動導軌選用工程塑料導軌，一方面可減少對測試的影響，另一方面該導軌可預緊，即可實現精確的導向，也具有非常高的耐磨性；小型的步進電機配以高精度的絲杠傳動，實現了高精度運動控制，同時為防止步進電機的丟步，我們設計有位置反饋系統，通過光柵尺來實現閉環控制，實現高精度位移控制。具體結構如圖5所示。

橫向移動機構實現喇叭天線的左右移動，可以方便地對天線單元進行精確定位測試；運動導軌選用工程塑料導軌，一方面可減少對測試的影響，另一方面該導軌可預緊，即可實現精確的導向，也具有非常高的耐磨性；小型的步進電機配以高精度的絲杠傳動，實現了高精度運動控制，實現了高精度運動控制，同時為防止步進電機的丟步，我們設計有位置反饋系統，通過光柵尺來實現閉環反饋，實現高精度位移控制。安裝微小型的拖鏈可將控制系統的線纜和喇叭天線的線纜連接至箱體外部進行控制，具體結構如圖6所示。

2.1.2二維移動控制系統

控制系統由PXI控制器、運動控制系統、驅動系統、安全保護裝置等組成。可以設置運動模式，位置和速率等運動模式。

2.2測試工裝接口設計

為實現天線單元的測試，需要對天線進行供電，我們選用程控電源，方便對不同類天線進行測試。同時為方便移動臺的控制和連接，在箱體外部設計有連接器。

2.3測試工裝控制系統軟件設計

系統啟動后，系統進行初始化，同時對運動控制部分。運動控制部分，通過參數配置讀取系統默認配置參數包括速度、加速度、軟件限制等參數，進行參數設置，通過RS485通訊將位置和狀態信息傳給上位機并等待上位機控制命令，運動控制程序獲取到控制命令后，根據參數配置，控制機構運動，監控顯示程序收到軟件限位等信息后，通知運動控制程序控制機構停止運動，急停和硬件限位會直接切斷主電源停止機構運動。

3結論

線陣插件自動測試系統能夠滿足批量自動化測試的需求、實現生產線測試，減輕人員工作量，能大大提高工作效率和測試的可靠性、準確性，適用性強。endprint