一種變頻組件自動測試系統(tǒng)

王洪林 孫瑞婷

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一種變頻組件自動測試系統(tǒng)

王洪林 孫瑞婷

中國船舶重工集團(tuán)公司723所，江蘇 揚(yáng)州 225001

設(shè)計了一種高效便捷的變頻組件自動測試系統(tǒng)，包括上位機(jī)、控制模塊和測試用儀器儀表三部分。此系統(tǒng)采用直接式數(shù)字頻率合成技術(shù)和鎖相環(huán)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生多路獨(dú)立可控的本振信號替代常規(guī)測試系統(tǒng)中的信號源并將脈沖發(fā)生電路集成于控制模塊中，減少了測試儀表的使用，降低了測試成本，簡化了測試環(huán)境。

自動測試系統(tǒng)；直接式數(shù)字頻率合成技術(shù)；鎖相環(huán)技術(shù)

引言

上、下變頻組件廣泛應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)、電子對抗和制導(dǎo)儀器等電子系統(tǒng)設(shè)備，是這些電子系統(tǒng)設(shè)備中的核心組件之一。因其指標(biāo)繁多，測試工作量龐大，自動測試就成為必要的測試手段。然而，傳統(tǒng)測試方案所用射頻儀表眾多、價格昂貴、接線環(huán)境復(fù)雜。本發(fā)明采用新的技術(shù)方案。在控制模塊中集成了三路本振源和8路脈沖輸出控制信號，替代了現(xiàn)有方案中的本振信號源1～3和脈沖發(fā)生器，極大降低了測試成本，簡化了測試環(huán)境[1]。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)包括上位機(jī)、控制模塊和測試用儀表三部分（見圖1）。以下分別介紹三部分的功能與實現(xiàn)方法。

1.1 上位機(jī)控制軟件

上位機(jī)控制軟件主要實現(xiàn)以下功能。

1.1.1 射頻儀表驅(qū)動配置

將測試中用到的各臺儀表的SCPI指令的控制接口類型、指令內(nèi)容、響應(yīng)時間、糾錯帶寬等參數(shù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。測試中更換測試儀表只需要配置射頻儀表驅(qū)動即可，不需要修改上位機(jī)軟件。

圖1 方案設(shè)計框圖

1.1.2 模板配置

根據(jù)不同的被測上/下變頻組件的接口定義、指標(biāo)要求配置相應(yīng)的測試模板（包括上、下變頻組件的控制關(guān)系、測試指標(biāo)要求、測試方法和標(biāo)準(zhǔn)測試報告模板）并保存到數(shù)據(jù)庫中[2]。

1.1.3 指標(biāo)測試

測試時上位機(jī)控制軟件從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出相應(yīng)的測試模板，通過LAN、GPIB或USB接口發(fā)送SCPI指令控制示波器和頻譜儀進(jìn)入相應(yīng)的測試模式，并通過RS232接口跟控制模塊通信，控制被測上、下變頻組件進(jìn)入正確的測試狀態(tài)，然后從示波器和頻譜儀上讀取測試值。指標(biāo)測試完成后將測試數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。

1.1.4 生成測試報告

上位機(jī)軟件從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取測試數(shù)據(jù)按照測試模板要求生成標(biāo)準(zhǔn)Excel格式的測試報告[3]。

1.2 控制模塊

控制模塊包括RS232通信電路、TCP/IP通信電路、本振1鎖相環(huán)、本振2鎖相環(huán)、本振3鎖相環(huán)、脈沖信號產(chǎn)生電路和標(biāo)準(zhǔn)TTL驅(qū)動電路共6部分。

（1）RS232通信電路用于接收上位機(jī)軟件的控制命令，TCP/IP通信電路支持標(biāo)準(zhǔn)的LXI通信協(xié)議，本振1～3的控制跟是德科技的儀表可以做到全兼容，確保了控制模塊的通用性。

（2）本振1鎖相環(huán)為被測組件提供本振1信號。具體指標(biāo)如下：頻率范圍：2～20?GHz，步進(jìn)10?MHz；輸出功率：＞13?dBm；雜散抑制：＜﹣60dBc；諧波抑制：＜﹣45dBc；相位噪聲：＜﹣85dBc/Hz @1kHz。

（3）本振2鎖相環(huán)為被測組件提供本振2信號。具體指標(biāo)如下：頻率范圍：2～20?GHz，步進(jìn)10?MHz；輸出功率：＞13?dBm；雜散抑制：＜﹣60?dBc；諧波抑制：＜﹣45?dBc；相位噪聲：＜﹣90?dBc/Hz@1kHz。

（4）本振3鎖相環(huán)為被測組件提供本振3信號。具體指標(biāo)如下：頻率范圍：500?MHz～8?GHz，步進(jìn)10?MHz；輸出功率：＞15?dBm；雜散抑制：＜﹣60?dBc；諧波抑制：＜﹣45?dBc；相位噪聲：＜﹣95?dBc/Hz@1kHz。

（5）脈沖信號產(chǎn)生電路生成8路獨(dú)立可控的脈沖信號，用于測試被測組件的通道切換時間、衰減響應(yīng)時間等時間量。具體指標(biāo)如下：脈寬：40?ns～1s，以40?ns為步進(jìn)連續(xù)可調(diào)；重頻：80?ns～10?s，以40?ns為步進(jìn)連續(xù)可調(diào)；上升沿：≤10?ns；下降沿：≤10?ns；過沖電壓：≤100?mv。

（6）標(biāo)準(zhǔn)TTL驅(qū)動電路產(chǎn)生32路獨(dú)立可控的TTL控制碼用于控制被測變頻組件的通道控制碼、射頻校正碼、中頻校正碼和相位校正碼等。對于當(dāng)前的變頻組件20位TTL控制碼足夠使用。而本系統(tǒng)能提供多達(dá)48位控制碼，為將來測試控制關(guān)系更復(fù)雜的變頻組件提供了可能，具有較好的擴(kuò)展性。

1.3 射頻儀表控制

射頻儀表的控制是通過LAN、GPIB或USB等儀表控制接口發(fā)送SCPI指令來實現(xiàn)的。射頻儀表控制模塊集成了各儀表控制接口的驅(qū)動程序，儀表控制用到的SCPI指令內(nèi)容、響應(yīng)時間和錯誤識別等[4]。

1.4 測試流程

以上是測試系統(tǒng)的三大組成部分，其測試流程如下。

（1）測試軟件加載射頻儀表驅(qū)動，如果加載失敗則先配置儀表驅(qū)動，配置完成后重新加載，加載成功后進(jìn)入下一步。

（2）調(diào)用合適的函數(shù)初始化射頻儀表，初始化失敗后返回上一步，成功則進(jìn)入下一步。

（3）測試軟件加載測試模板，如果加載失敗則先配置測試模板，配置完成后重新加載，加載成功后進(jìn)入下一步。

（4）加載測試項（剛開始測試時，加載第一項，后面自動加載后面的測試項直到最后一項）。

（5）測試時上位機(jī)軟件通過RS232接口向控制模塊發(fā)送正確的控制指令，控制模塊收到指令后先進(jìn)行解析然后根據(jù)指令要求正確的設(shè)置本振1～3、脈沖信號發(fā)生器和TTL驅(qū)動電路的工作狀態(tài)，使被測組件處于合適的被測狀態(tài)。

（6）測試時上位機(jī)軟件通過儀表控制接口設(shè)置射頻儀表處于正確的測試工作狀態(tài)。

（7）上位機(jī)軟件通過儀表控制接口讀取儀表讀數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，計算出測試結(jié)果并將測試結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

（8）返回步驟（4），加載下一測試項，重復(fù)步驟（4）～（7），進(jìn)行下一項測試，直到所有測試項都測試完成。根據(jù)模板要求生成測試報告。

2 結(jié)論

本方案采用寬帶捷變頻鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生變頻組件需要的本振1～3射頻信號，有效替代了原有測試方案中所用的射頻信號源；采用CPLD電路產(chǎn)生脈沖信號替代原有方案中用到的脈沖發(fā)生器，極大地降低了測試成本，省卻了射頻儀表的控制連線，簡化了測試環(huán)境。

[1]張厥盛，等. 鎖相技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1998.

[2]廖承恩. 微波技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011.

[3]高建華. 可編程儀器的標(biāo)準(zhǔn)指令（SCPI）[J]. 電子測量技術(shù)，1991（1）：48-53.

[4]孫續(xù). 自動測試與可程控儀器[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1994.

Design of Auto Test System for Frequency Conversion Units

Wang Honglin Sun Ruiting

CSIC 723 Institute, Jiangsu Yangzhou 225001

The paper designs an efficient automatic test system for frequency conversion units, including the computer with software, control module and the instrument. This system uses the DDS and the PLL technology to produce the multi-independent and controllable LO to replace the signal source and to integrate the pulse generator circuit into the control module, which omits the test instrument, reduces the testing cost and simplifies the test environment.

autotest system; DDS; PLLs

TN773

A

王洪林，男，從事微波頻率源技術(shù)和自動測試系統(tǒng)的研究。孫瑞婷，女，從事雷達(dá)與電子對抗技術(shù)的研究。