T/R組件收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間的測(cè)試方法

■ 章露/江蘇金陵機(jī)械制造總廠

0 引言

T/R組件的構(gòu)成隨雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)性能的要求有所不同，具體電路的實(shí)現(xiàn)也有很大的差異，從目前T/R組件的技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，T/R組件大體分為模擬式和數(shù)字式兩類。模擬式T/R組件的輸入、輸出皆為射頻信號(hào)，一般有三種基本結(jié)構(gòu)，即收發(fā)分離結(jié)構(gòu)、共用移相器結(jié)構(gòu)和Common Leg結(jié) 構(gòu)；數(shù) 字 式T/R組件直接通過(guò)數(shù)字頻率合成（DDS）來(lái)控制組件的頻率、幅度以及相位等參數(shù)，但DDS輸出頻率不是很高，通常需采用變頻技術(shù)來(lái)達(dá)到T/R組件所需的工作頻率。現(xiàn)階段模擬式T/R組件的技術(shù)已經(jīng)十分成熟，本文主要介紹收發(fā)分離結(jié)構(gòu)的T/R組件收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間測(cè)試的具體方法。

1 收發(fā)分離結(jié)構(gòu)T/R組件

收發(fā)分離結(jié)構(gòu)的T/R組件主要指有單獨(dú)的發(fā)射通道和單獨(dú)的接收通道的T/R組件，兩者相互獨(dú)立且具有較高的通道間隔離度。這種結(jié)構(gòu)T/R組件的特點(diǎn)是線性度較好，通常應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)隔離性能要求較高的場(chǎng)合。由于發(fā)射、接收采用各自的通道，每個(gè)通道都需要配置移相器和衰減器，應(yīng)用的單元電路較多，電路結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。

T/R組件一般的主要性能指標(biāo)包括工作頻率、發(fā)射輸出功率、占空比、接收支路增益、接收支路噪聲系數(shù)、移相精度、衰減精度、輸入輸出駐波以及收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間等。其中，收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間是一個(gè)相對(duì)比較重要的性能指標(biāo)，是指T/R組件在工作期間，從發(fā)射關(guān)閉狀態(tài)切換到接收打開(kāi)狀態(tài)以及從接收關(guān)閉狀態(tài)切換到發(fā)射打開(kāi)狀態(tài)需要耗費(fèi)的時(shí)間。在高重復(fù)頻率的工作方式下的T/R組件，精確測(cè)量其收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間是非常重要的。

2 測(cè)試

2.1 芯片介紹

某型延時(shí)電路芯片采用CMOS工藝，內(nèi)置基準(zhǔn)延時(shí)電路，可將COMS/TTL輸入脈沖信號(hào)延時(shí)并擴(kuò)展占空比，輸出高精確時(shí)隙的脈沖信號(hào)，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 延時(shí)電路芯片結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 工作原理

將T/R組件發(fā)射關(guān)閉至接收打開(kāi)時(shí)間記為t1，接收關(guān)閉至發(fā)射打開(kāi)時(shí)間記為t2，延時(shí)電路芯片引腳CON1、CON2、CON3、CON4為預(yù)留控制端，用于有限調(diào)整延時(shí)量，通過(guò)金絲鍵合接地實(shí)現(xiàn)調(diào)整。由于4個(gè)控制端有16種組合，反復(fù)鍵合易損傷焊盤，因此通過(guò)制作延時(shí)電路芯片單片測(cè)試系統(tǒng)尋找合適的組合，使t1、t2符合指標(biāo)要求。

延時(shí)電路芯片上電后，在信號(hào)輸入 端IN、RS1、RS2、TS1、TS2輸 入COMS/TTL脈沖信號(hào)。通過(guò)測(cè)試R1、R2、T1、T2信號(hào)輸出端來(lái)確定延時(shí)量。在T/R組件中，IN信號(hào)輸入端由TP脈沖電平控制，RS1、RS2、TS1、TS2信號(hào)輸入端由某型波束控制專用電路產(chǎn)生的接收控制字（STDR1、STDR2）和發(fā)射控制字（STDT1、STDT2）控制。接收控制字和發(fā)射控制字的加載由TR脈沖電平控制，且接收控制字與TR信號(hào)同向，發(fā)射控制字與TR信號(hào)反向。T/R組件收發(fā)控制時(shí)序如圖2所示。TP信號(hào)上升沿超前TR信號(hào)上升沿，TP信號(hào)下降沿滯后TR信號(hào)下降沿。

圖2 T/R組件收發(fā)時(shí)序控制示意圖

經(jīng)上述分析可得，通過(guò)脈沖信號(hào)發(fā)生器模擬TP、TR脈沖信號(hào)，提供延時(shí)芯片信號(hào)輸入端IN、RS1、RS2、TS1、TS2所需信號(hào)，由R1、R2、T1、T2得到的延時(shí)信號(hào)即為T/R組件發(fā)射關(guān)閉至接收打開(kāi)時(shí)間t1、接收關(guān)閉至發(fā)射打開(kāi)時(shí)間t2的測(cè)試值。

2.3 測(cè)試過(guò)程

1）延時(shí)電路芯片單片測(cè)試系統(tǒng)

有封裝的芯片（如DIP封裝），可以直接采用鉤針在芯片管腳處進(jìn)行芯片的供電及電信號(hào)的測(cè)量。而在高密度封裝的T/R組件中，由于延時(shí)電路芯片為裸芯片，為了方便測(cè)試，通過(guò)金絲鍵合（見(jiàn)圖3）與KD-80177-E管殼相連，形成延時(shí)電路芯片單片測(cè)試系統(tǒng)，完成鍵合后對(duì)鍵合點(diǎn)和管殼引腳進(jìn)行測(cè)試，避免引線鍵合出現(xiàn)遺漏，如圖4所示。

圖3 延時(shí)電路芯片金絲鍵合圖

圖4 延時(shí)電路芯片單片測(cè)試系統(tǒng)

2）測(cè)試方法

延時(shí)電路芯片單片測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試方法如圖5所示，由電源提供延時(shí)電路芯片工作電壓，將延時(shí)電路芯片信號(hào)輸入端IN、RS1、RS2、TS1、TS2用電纜連接至脈沖信號(hào)發(fā)生器，作為脈沖信號(hào)輸入；R1、R2、T1、T2信號(hào)輸出端連接至示波器。

圖5 延時(shí)電路芯片單片測(cè)試原理圖

脈沖信號(hào)發(fā)生器OUT1、OUT2、分別提供延時(shí)芯片IN、RS1、TS1脈沖信號(hào)發(fā)生器通道1和通道2頻率、占空比和延時(shí)，用于模擬TP信號(hào)上升沿超前T/R信號(hào)上升沿時(shí)間，使用示波器測(cè)量R1、T1信號(hào)。

延時(shí)電路芯片引腳CON1、CON2、CON3、CON4在片內(nèi)已懸空作上拉，通過(guò)接地實(shí)現(xiàn)調(diào)整，4個(gè)CON端有16種組合，對(duì)每種組合分別進(jìn)行測(cè)試，發(fā)射關(guān)閉至接收打開(kāi)時(shí)間t1的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 16種組合測(cè)試結(jié)果

根據(jù)表1中的測(cè)試結(jié)果，選擇發(fā)射關(guān)閉至接收打開(kāi)時(shí)間較短即CON1接地。當(dāng)前狀態(tài)下對(duì)t2進(jìn)行測(cè)試，延時(shí)電路芯片測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6 延時(shí)電路芯片測(cè)試結(jié)果

3 總結(jié)

本文以典型的延時(shí)電路芯片為例，介紹了在收發(fā)分離結(jié)構(gòu)的T/R組件中收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間的測(cè)試方法，在裸芯片難以測(cè)試的情況下搭建單片測(cè)試系統(tǒng)，從而降低了測(cè)試難度，同時(shí)也可保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，可為T/R組件的設(shè)計(jì)和修理提供指導(dǎo)。