微波組件自動測試系統的構成要素及實現路徑

文/李琿

通常一部雷達設備中涵蓋了數以百萬計的微波組件，不同雷達系統對于微波組件的接口、頻率、電壓、技術等參數提出了差異化需求，由于測試一個微波組件至少需要1-2h，無形中增加了測試微波組件的工作量。本文依據雷達工作狀態進行了微波組件自動測試系統的設計，為微波參數自動化測試的實現提供借鑒。

1 微波組件自動測試系統的構成要素

1.1 硬件設備

在系統硬件設備的選擇上，通常依據不同項目指標的測試參數要求進行實驗儀表的選取，涵蓋了工業控制計算機、信號源、多功能數字采集卡、脈沖矢網、電子開關、電源、頻譜分析儀、功率計、雙脈沖信號發生器、噪聲系數分析儀等人工測試儀表設備。在進行自動測試系統的硬件設備選擇上，主要包含計算機、測試儀表、程控電源、自動測試綜合控制電路、GPIB 電纜、USB 電纜、接口卡、定向耦合器、衰減器等設備。

在針對收發組件進行測試時，可從功能角度進行微波收發組件構成要素的劃分，包含發射功率與接收增益放大通道、限幅與幅相、電源、波控、環形器等要素，以此實現對發射信號功率與接收信號增益的放大，便于調節信號的幅度與相位。同時，還需注重在收發組件與測試系統間設置相應接口，以便在后續測試過程中可直接控制微波組件并進行饋電。

在微波組件的基本邏輯結構中包含電源與監控電路、波控控制電路兩種電路形式，由移相器作用于收發開關，分別沿驅動放大器、末級放大器、環形器、隔離器、限幅器、低噪放、衰減器最終回到收發開關處并傳回移相器，完成收發組件整體工作流程。由于不同微波組件所處系統的要求及其工作頻段有所差異，因此微波收發組件的電路設計、頻段、器件封裝以及生產工藝都有所區分。其中采用混合組裝工藝生產出的封裝器件，主要適用于米波段或長于米波段的微波組件；而采用微組裝工藝生產出的封裝器件主要采用裸芯片形式，在器件封裝過程中極有可能造成寄生參數，對于組件物理尺寸與工作性能造成影響，適用于短于米波段的微波組件中。

1.2 軟件系統

在進行軟件系統設計時，該軟件系統主要包含以下三層結構：

其一是儀器控制層，涵蓋National instruments CWVISA ActiveX 與Agilent Agt3494A ActiveX 兩種控件，均可支持在計算機語言環境下進行軟件程序的設計；

其二是信號控制層，不同型號的微波收發組件所對應的信號控制模式也不同，主要包含串行數據傳輸與并行數據傳輸兩種模式；

其三是測試數據處理層，主要用于顯示計算機與系統操作，可將數據以Excel 格式直接導出，為數據分析處理提供了便捷條件。

2 微波組件自動測試系統的具體實現路徑

2.1 測試方法選擇

2.1.1 發射通道測試

針對峰值功率進行測試，其功率測試模塊中主要涵蓋2 個直流電源、信號源、被測T/R組件、定向耦合器、衰減器、功率負載、功率計等設備。當完成測試儀表與被測T/R 組件的連接后，自動測試系統便可以直接對信號源、組件、功率計進行同時控制，并將獲得的測試數據存儲在計算機中，其測試數據與功率計顯示結果保持一致，進而便可得出該組件在對應頻率點的輸出功率。

針對移相精度進行測試，其測試模塊中主要涵蓋2 個直流電源、被測T/R 組件、雙脈沖信號發生器、定向耦合器、功率負載、脈沖矢網、衰減器等設備。當將計算機、儀表與被測T/R 組件連接后，自動測試系統便可借由計算機程序控制脈沖矢網與雙脈沖信號發生器，依據組件在不同狀態下的相位特點獲取到移相精度數據。

2.1.2 接收通道測試

針對接收通道的增益、移相、衰減以及輸出動態進行測試，其測試模塊中主要包含2 個直流電源、被測T/R 組件以及連續波矢網等設備。在完成設備連接后，便可使增益、移相、衰減、1dB 壓縮點等測試模塊在系統內部自動運行，實現對被測T/R 組件、矢量網絡分析儀的有效控制，并將其獲取到的測試數據進行存儲、記錄，得出微波組件的增益、移相精度、衰減等具體數值。

針對接收通道的噪聲系數進行測試，其測試模塊中主要涵蓋2 個直流電源、被測T/R 組件以及噪聲系數測試儀。在完成設備連接后，自動測試系統便可實現對被測組件、噪聲系數測試儀的同時控制，并將其相應測試數據結果進行記錄，獲取到不同頻率點所對應的噪聲系數。

2.2 測試流程

在開展自動測試系統的公共測試時，其測試流程為“打開機柜電源——儀器儀表自檢——確定被測件與適配器——被測件外觀與質量檢查——適配器安裝——接口檢查——被測件安裝”。接下進入到自動測試流程，其具體步驟為“開始自動測試——數據采集——數據分析——故障查找與定位——故障解決方案設計——引導維修——維修確認——關閉測試系統”。通過自動測試系統的試運行，可使被測件的測試數據結果直接在軟件界面中得到實時顯示，并將測試數據提交至數據庫中進行對比分析，以此確認具體故障點，采取相應維修方案解決故障問題，為大批量測量與故障定位分析提供保障。

3 結論

總而言之，本文介紹了微波組件自動測試系統的構成要素、測試方法與具體實現路徑，有效解決了以往系統中關于噪聲系數測試的問題，還可實現對脈沖高功率參數的測試并為其測試誤差提供修正方法。經由綜合設計后，該系統可完成多通道、多頻率以及多參數條件下的自動測試，具備良好的應用前景。