馬 珂，袁正昊

（1.海軍裝備部駐揚州地區(qū)軍代室，江蘇 揚州 225001；2.揚州?？齐娮涌萍加邢薰?，江蘇 揚州 225001）

變頻設(shè)備是接收系統(tǒng)中的核心組成部分，變頻設(shè)備包括接收和發(fā)射2個部分。接收部分基本工作原理是將天線系統(tǒng)接收到的射頻信號與本地生成的本振信號進(jìn)行混頻，將頻率較高的射頻信號轉(zhuǎn)換到頻率較低的中頻信號，中頻信號可以提供給后級的數(shù)字接收機(jī)進(jìn)行信號處理。發(fā)射部分基本工作原理是將本地的基帶信號與本地生成的本振信號進(jìn)行混頻，將頻率較低的基帶信號轉(zhuǎn)換到頻率較高的射頻信號，射頻信號通過天線系統(tǒng)向外界發(fā)射。

近年來，隨著變頻設(shè)備內(nèi)部單元數(shù)量的增加，對于變頻設(shè)備的測試成了一個較為關(guān)鍵的研究方向。寬帶變頻設(shè)備一般涉及到兩路本振信號，一路本振信號為掃頻信號，另一路為固定本振信號。其輸入信號為多路射頻輸入信號，以及單路或多路中頻輸出信號。測試變頻設(shè)備的時候，需要對掃頻本振信號根據(jù)頻率控制碼與輸入的射頻信號進(jìn)行同步，以得到正確的中頻信號；如果涉及到掃頻測試，那么單路變頻通道的測試量將是一個M*N的矩陣，其中M是射頻的測試點數(shù)，N是掃頻本振的測試點數(shù)。傳統(tǒng)的測試方法是采用人工的方法去設(shè)定儀表，手動記錄每個組合頻點的測試結(jié)果。隨著帶寬的增加、步進(jìn)的變細(xì)，M*N將以平方的量級迅速增加，帶來的測試工作量也隨之迅速增加，若采用傳統(tǒng)的手動測試方法，其測試時間將非常巨大[1-2]。

本文提出一種基于變頻設(shè)備的自動測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)利用GPIB總線技術(shù)，將測試儀表連接成一個完整的測試平臺[3-4]。使用該測試系統(tǒng)時，操作工程師只需將待測變頻設(shè)備接入測試系統(tǒng)中，在主控計算機(jī)交互界面設(shè)置好對應(yīng)測試方案及相應(yīng)參數(shù)，測試工作將由自動測試系統(tǒng)自動進(jìn)行，最終生成完整的測試報告。實際運行結(jié)果顯示，該測試系統(tǒng)可以自動匹配不同儀表的控制指令，極大方便了測試平臺的搭建，并且內(nèi)置若干套測試方案，具有廣泛的測試適用性。

1 測試系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成

GPIB為通用交互總線（General-Purpose Interface Bus）的簡稱，該技術(shù)適用于大規(guī)模自動測試系統(tǒng)。GPIB技術(shù)具有使用簡便、兼容性好、傳輸速度快的優(yōu)點，在大規(guī)模多通道測試系統(tǒng)中得到普遍的應(yīng)用?；贕PIB總線技術(shù)配置的自動測試系統(tǒng)，包括主控計算機(jī)、GPIB適配器和相關(guān)測試儀器。如圖1所示，主控計算機(jī)通過GPIB總線將相關(guān)測試儀表連接成一個閉環(huán)測試系統(tǒng)，經(jīng)由GPIB適配器實現(xiàn)對測試儀表的操控和讀取，讀取的數(shù)據(jù)經(jīng)過主控計算機(jī)的處理，最終以圖表或曲線的形式輸出可視化測試結(jié)果。

圖1 自動測試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

采用分層式架構(gòu)，將測試系統(tǒng)軟件分為通信層、操控層、輸出層和分析層等4層來實現(xiàn)，如圖2所示。（1）通信層主要包括測試儀表通信和被測設(shè)備操控2部分。測試儀表通信單元采用自動識別技術(shù)，系統(tǒng)自動識別每臺儀表適用的驅(qū)動指令，實現(xiàn)了測試儀表的自動調(diào)配。（2）操控層采用高效的流程管理方案實現(xiàn)了測試方案和測試流程的自由組合搭配，使測試系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性。用戶可以根據(jù)不同設(shè)備的技術(shù)要求靈活配置測試方案，使軟件的應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)展。（3）輸出層負(fù)責(zé)各種測試行為的實現(xiàn)和測試報表的輸出工作?？筛鶕?jù)需要輸出Excel和文本文件兩種格式的測試記錄表，方便用戶使用。（4）分析層主要實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的存儲與分析工作。本層采用Excel和SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)的自動存儲和符合性分析，可根據(jù)需要實現(xiàn)同批次不同模塊之間或者不同批次模塊之間的一致性分析，方便客戶使用。

圖2 測試系統(tǒng)的分層架構(gòu)

2 測試軟件設(shè)計

自動測試系統(tǒng)主控計算機(jī)交互界面如圖3所示，測試界面分為多個測試功能區(qū)，并附帶有進(jìn)度條，可以實時看到測試的進(jìn)程。

圖3 測試系統(tǒng)的交互界面

下面介紹該自動測試系統(tǒng)的幾大主要測試方案。

2.1 線損校正測試

自動測試系統(tǒng)進(jìn)行測試時配有輔助測試工裝，工裝上帶有射頻電纜，故需進(jìn)行線損校正。按圖4連接系統(tǒng)，開關(guān)公共輸入端連接RF信號源，選擇一路連接頻譜儀，加電測試即可。如圖5所示，“輸入端口選擇”區(qū)域中選擇對應(yīng)開關(guān)的端口，然后點擊“線損校正”區(qū)域“開始”按鍵，開始線損校正。對于一套輔助工裝，校正數(shù)據(jù)只需測試一次即可，線損校正無需每次都進(jìn)行。

圖4 線損校正方案

2.2 虛假信號測試

如圖6所示，“儀表設(shè)置”區(qū)域設(shè)置RF功率為需要測試的功率。頻譜儀參數(shù)按圖5中顯示為默認(rèn)設(shè)置，“自檢控制”區(qū)域選擇“工作”狀態(tài)，“中頻無虛假測試”區(qū)域設(shè)置“起始值”為最低測試頻率，“終止值”為最高測試頻率，“掃頻步進(jìn)”為射頻信號掃描步進(jìn)，“本振步進(jìn)”為本振信號的掃描步進(jìn)。點擊“中頻無虛假測試”區(qū)域“開始”，即可開始虛假信號測試。

圖5 校正線損的交互界面

圖6 虛假信號測試的交互界面

2.3 隔離度測試

如圖7所示，“儀表設(shè)置”區(qū)域設(shè)置RF功率分別為待測功率，頻譜儀參數(shù)按圖中點擊默認(rèn)設(shè)置，“自檢控制”區(qū)域選擇“自檢”狀態(tài)，其他區(qū)域按圖中顯示為默認(rèn)設(shè)置。設(shè)置頻率碼，頻譜儀選擇【Peak Search】，并將【Peak Search Continues】打開，選擇【Marker】→【Delt】，“自檢控制”區(qū)域選擇“工作”狀態(tài)，觀測隔離度；同理分別設(shè)置其他頻率碼，用同樣方法測試變頻設(shè)備隔離度。

圖7 隔離度測試的交互界面

2.4 平坦度校正測試

如圖8所示，“儀表設(shè)置”區(qū)域設(shè)置RF功率為待測功率，頻譜儀參數(shù)按圖中顯示為默認(rèn)設(shè)置，“自檢控制”區(qū)域選擇“工作”狀態(tài)，其他區(qū)域按圖中顯示為默認(rèn)設(shè)置。頻譜儀選擇【Peak Search】，并將【Peak Search Continues】打開，選擇【Marker】→【Delt】，依次在“中頻校正”區(qū)域選擇拖動進(jìn)度條，即可觀測并記錄平坦度校正值。

圖8 平坦度校正測試的交互界面

3 測試平臺及配置

自動測試軟件對應(yīng)的硬件儀表，通過GPIB通信進(jìn)行連接，并通過USB口最終連接至主控計算機(jī)。測試平臺配置了開關(guān)矩陣，可以同時對多個變頻設(shè)備進(jìn)行電性能測試，極大地提高了測試效率。測試平臺如圖9所示。

圖9 自動測試系統(tǒng)實物圖

自動測試系統(tǒng)所需儀表及設(shè)備，見表1。自動測試系統(tǒng)采用開關(guān)矩陣進(jìn)行擴(kuò)展，可以進(jìn)行多路變頻設(shè)備的自動測試工作。

表1 自動測試系統(tǒng)所需儀表及設(shè)備

4 結(jié)束語

本文提出一種基于變頻設(shè)備的自動測試系統(tǒng)，測試系統(tǒng)利用GPIB總線技術(shù)，將相關(guān)測試儀表連接成一個完成的測試平臺。測試平臺配置了開關(guān)矩陣，可以同時對多個變頻設(shè)備進(jìn)行電性能測試。該測試系統(tǒng)可以自動匹配不同儀表的控制指令，極大方便了測試平臺的搭建，并且內(nèi)置若干套測試方案，提升了測試效率，具有廣泛的適用性。