多通道IQ接收器测试系统
多通道电流传感器自动测试系统
设计应用esign & ApplicationD多通道电流传感器自动测试系统A multi-channel current sensor automatic test system李 斌，孙向平，高金伟，付文帅，李越超，韩 冰（北京普瑞姆赛斯科技有限公司，北京 101102）摘 要：多通道电流传感器自动测试系统可以根据测试需求，实现电流传感器的比例误差、上升时间、零点偏置、零点漂移、线性度等参数的自动测试。
其中精密恒流源输出可至200 A，准确度优于0.01%，多台并联可达到2 kA。
覆盖了大多数中低准确度的测试需求，同时可配合准确度高达10-6的标准电流传感器解决更高准确度的测试需求。
关键词：电流传感器；自动测试；精密恒流源；比例误差0 引言随着电力系统的发展，电流测量需求促使着电流传感器行业日新月异，各种规格、类型的电流传感器层出不穷，对测试设备的需求也越来越高[1]。
在以往的电流传感器生产/校准过程中，每一项技术指标都需要一套专用测试系统，复杂且效率低下，覆盖能力较差[2-3]。
针对上述问题，本文提出一种多通道电流传感器自动测试系统，能够自动测试传感器的各项基本参数，保存数据，生成图表。
提高生产效率的同时能够保证所有传感器都经过测试筛选，大大提升了生产的可靠性。
本测试系统主要测试项目有直流比例误差、上升时间、电流响应速度、零点偏置、零点漂移、线性度等。
1 测试系统组成多通道电流传感器自动测试系统原理框图如图1所示，包括精密恒流源、桥式换向模块及逻辑控制单元、标准电流传感器、传感器供电及可编程负载阵列、多路复用器（MUX ）、信号调理电路、高精度ADC 、主控制器、数据处理及储存模块、通信模块及人机交互模块。
精密恒流源为数字/模拟双闭环的程控电流源，为被测传感器提供测试电流，同时可以并机或等安匝法以提高等效电流范围[4]。
桥式换向及逻辑控制模块可以根据人机交互输入信息改变被测电流传感器的输入电流方向。
一种多通道相控阵接收组件自动测试系统的设计写实现
图1设备组成该自动测试系统主要由测试转台（支架、标准喇叭等）本振频标、测试变频、网络交换机、数据处理计算机等组成[3]在数据处理计算机的控制下，通过GPIB或网线与矢量网络分析仪连接，将射频信号传输至标准喇叭天线以实现信号发射。
数据处理计算机通过转台控制电缆对天线测试转台进行控制。
由于多通道的相控阵接收组件内部完成了数字下变频，最终输出的是数字信号，因此需要进行外部的D/A变换和上变频，才能最终将同频接收信号环回矢量网络分析仪进而完成整个信号的闭环。
值得注意的是，为了保证测试频率的同步和测试精度，这里的被测子阵、D/A设备以及矢量网络分析需要进行同源处理。
最终，利用矢量网络分析仪和配套转台，完成被测子阵天线各通道幅度、相位、时延等指标的测试。
测试完成后，数据处理计算机存储测试数据，记录结果将作为接收阵面各通道幅度、相位零值的初始值和通道零值装订的依据。
标，也可以串行运行，被测子阵的幅度、位一致。
在进行幅度、各个频点、各个通道，图2幅度、相位标校图3方向图扫描流程关键指标的测试被测子阵需要测试的关键指标包括增益、幅相一致性、噪声系数等，这些指标的好坏直接关系整个系统数字波束合成的效果[6-7]。
图5子阵实际测试结果实测结果表明，该测试系统运行良好，可以快速完成对组件各通道的测试和数据处理。
补偿后的子阵方向图合成效果与仿真值十分接近，而且测试结果多样，能够很直观地判断测试结果是否满足技术要求。
为多通道接收组件的判决筛选提供了重要依据。
结束语本文从多通道相控阵接收组件批量测试的需求出发，计了一套自动测试系统，可以大幅度减少测试工作量，测试效率。
该自动测试系统已成功应用于某型相控阵天线组件的批量测试任务中，实际应用表明，该测试系统能够快速完成多通道相控阵接收组件的测试需求，对于提高测试效减少后期组件维修时间发挥了重要作用。
参考文献张光义,赵玉洁.相控阵雷达技术[M].北京:电子工业出版社2006.胡明春,周志鹏,严伟,等.相控阵雷达收发组件技术[M].图4软件测试界面。
多通道IQ接收器测试系统
电子科技多通道IQ接收器测试系统中国科学技术大学近代物理系(合肥230027) 邓家虎 武 杰 杜学峰 王砚方 摘 要 IQ接收技术广泛地应用于雷达、声纳和通信系统中,IQ技术的使用能大大提高系统的动态范围和精度。
对IQ接收器的测试是正确使用它的基础。
文章提供了一种IQ接收器的测试方法,即通过信号采集和数字频谱分析,来测试IQ接收器的性能。
根据该方法构建了一个完整的测试系统,系统也同时适用于ADC的性能测试。
文章同时介绍了设计中的一些要点。
关键词 IQ接收器 ADC 性能测试 数字频谱分析1 概述在许多雷达、声纳和通信系统中,一般都需要将接收器的中频输出信号变换为正交的两路基带信号,即采用I、Q两种通道来检波。
由于保留了信号的相位信息,两个基带信号可以用来进行相干积分,因此,使用正交探测技术的IQ接收器比不使用正交探测技术的接收器,具有更大的动态范围和更高的精度。
如何对IQ接收器的性能进行测试,是一个很具有实用价值的课题。
通过对它的性能进行评估,能够确定系统是否符合要求,并且可以找到影响系统性能的主要因素,以便更好地改进。
为此研制了一套基于PC的测试系统,它能够分析IQ接收器的主要性能,同时也是检验整个接收机的有力手段。
本文根据所研制的多通道IQ接收机测试系统,先介绍了测试的原理,再给出了系统的实现结构和设计要点。
2 测试的原理IQ接收器内部带有ADC,接收器的I、Q两路输出均为数字信号,可以通过获取其输出的数字信号,来测试接收器的性能。
2.1 IQ接收器的性能在IQ接收系统中,I和Q两路分量之间的幅度不一致和相位不正交是影响系统性能的主要因素。
从理论上来讲,I、Q两路分量应该是幅度完全一致、相位正交的,但是对模拟式IQ接收器,I、Q两分量之间的幅度一致性只能达到0.5dB,而相位正交误差达3°。
数字式IQ接收器采用了直接中频采样和数字相干检波的方法,在数字域内用数字信号处理的方法进行正交检波,经过数字滤波得到了正交的两路基带信号,避免了模拟乘法器和低通滤波器等模拟器件带来的误差。
多通道数字阵列模块接收通道测试方法研究和实现
２·电子技术与软件工程 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
同时，在 ＦＰＧＡ芯片和外围 电路的基础上 ， 其实也较容 易进行功 能扩展 。如 加上 ＤＡＣ芯 片 和低 通 滤 波 电 路 可 以产 生 同 步 信 号 ， 又 如 在 外围增加 ＲＡＭ 电路就 是实现高速 Ｉ／Ｑ数 据接 收 ／分析的硬件基础。
ｂ的 Ｉ／Ｑ数据进入接 收分 析单元进行数字信 续大容 量 Ｉ／Ｑ数据 的高效传输 ，具体包括触 发 ３．２高速 Ｉ／ｑ－￣ 接 收／分析 的实现 方法 理 ，最后对计算结果进行补偿 ，如考虑射 同步 、收发切换 、幅相 调整 、波形数据、控 制
｝输通道 的插损等 ，最终得到接收通道 的性 数据 、同步数据 以及数据复接等 。
ＦＰＧＡ 芯 片 中 ＲＯＣＫＥＴ Ｉ／Ｏ 模 块 的发 送 通
旨标 （见图 １）。噪声系数 的测 试与上述过
基 于 ＦＰＧＡ 芯 片 内 置 的 ＲＯＣＫＥＴ Ｉ／Ｏ 硬 道可 以用来实现被测组件的状态控制 ，而其接
ｉ信技术 · Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
多通道数字阵列模块接收通道测试方法研究和实现
文／丁志钊 吴家亮 刘忠林 蒋玉峰
多通道 数 字阵 列模 块 接 收通 道 的 输 出信 号 为 通 过 光 缆 传 输 的
高速 Ｉ／Ｑ数 据 ，所有 接 收 通道 的 性 能指标 测 试都 依 赖于 对 １／Ｑ数 据 的分 析 和计 算。 为解 决 因数 字 化 、集 成化 带来 的接 收通 道测 试 难 题 ，根 据 当今 大规 模 集成 电路 、 微 波 技 术 和 光 电 技 术 的研 究 成 果 ， 提 出 了一种 基 于 高速 Ｉ／Ｑ数据 接 收 ／分析 、复 杂 工作 状 态控 制 、 被 测模 块 与 测试仪 器 同步 、多通 道射 频激励 信 号输 入的 测试 实现 方 法。实 际测试 证 明方 法可行 有 效 ，也具有一定的推 广应 用价值 。
基于Qt的多通道宽带接收机测试系统设计
基于Qt的多通道宽带接收机测试系统设计
武佳薇;马晓川;杨力;陈虹宇
【期刊名称】《网络新媒体技术》
【年(卷),期】2014(003)003
【摘要】接收机是声纳系统的重要组成部分,为了满足工程开发和批量生产对接收机各项性能指标的自动化检测需求,本文设计了多通道宽带接收机测试系统.通过操作Qt编程环境设计的交互界面,即可完成整个测试过程,并将测试结果输出.本系统具有操作便捷、测试准确等优点,显著提高了系统开发过程中的工作效率,满足接收机性能指标的测试需求.本文主要介绍了系统设计方案、硬件及软件设计和待测指标的测试方法与实现,该系统能够普遍应用于声纳接收机测试.
【总页数】6页(P28-33)
【作者】武佳薇;马晓川;杨力;陈虹宇
【作者单位】中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京100190;中国科学院声学研究所北京100190
【正文语种】中文
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1.基于虚拟仪器的多通道湿敏电容自动测试系统设计 [J], 陈关君
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一种多通道数字接收机的设计与测试方法
收稿日期：２０２２－０４－２１基金项目：国家自然科学基金（Ｕ２２４１２７７）引用格式：史磊，晏怀斌，于骏申．一种多通道数字接收机的设计与测试方法［Ｊ］．测控技术，２０２３，４２（７）：８０－８６．ＳＨＩＬ，ＹＡＮＨＢ，ＹＵＪＳ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｏｆａＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＤｉｇｉｔａｌＲｅｃｅｉｖｅｒ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４２（７）：８０－８６．一种多通道数字接收机的设计与测试方法史 磊，晏怀斌，于骏申（上海船舶电子设备研究所，上海 ２０１１０８）摘要：设计了一种可用于测控系统的多通道数字接收机，结合性能指标测试，表明该接收机具有有效性和通用性。
重点阐述了该多通道数字接收机设计组成和下属各模块的设计原理，通过对幅度相位一致性、短路噪声、固定增益和采集预处理效果等接收机关键性能指标开展仿真测试和数据分析，给出某型测控设备中的实际测试结果，验证了设计的多通道数字接收机满足某型测控系统实际使用需求。
针对特定功能的测控系统，可通过尝试调整接收机相关模块的设计参数，为特定功能接收机设计提供参考。
关键词：多通道；数字接收机；信号调理；采集预处理中图分类号：ＴＰ２９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－８８２９（２０２３）０７－００８０－０７ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２０２２．１０．３０９ＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｏｆａＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＤｉｇｉｔａｌＲｅｃｅｉｖｅｒＳＨＩＬｅｉ牞ＹＡＮＨｕａｉｂｉｎ牞ＹＵＪｕｎｓｈｅｎ牗ＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｎｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ牞Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１０８牞Ｃｈｉｎａ牘Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ａｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒｆｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｔｅｓｔ牞ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒａｒｅｓｈｏｗｎ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｔｓｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅｍｏｄｕｌｅｓａｒｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔａｎｄｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｋｅｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒ牞ｓｕｃｈａｓａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ牞ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔｎｏｉｓｅ牞ｆｉｘｅｄｇａｉｎａｎｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔ牞ｔｈｅａｃｔｕａｌｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｒｅｇｉｖｅｎ牞ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｍｕｌｔｉ ｃｈａｎｎｅｌｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒｍｅｅｔｓｔｈｅａｃｔｕａｌｕｓｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｅ ｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈｓｐｅｃｉｆｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓｂｙｔｒｙｉｎｇｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｅｃｅｉｖｅｒｒｅｌａｔｅｄｍｏｄｕｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ牷ｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒ牷ｓｉｇｎａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ牷ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 伴随着单片微波集成电路、微组装技术、Ａ／Ｄ采样电路、大规模可编程逻辑电路、多通道数字接收技术的快速发展，数字接收机几乎已经可以完全取代模拟接收机，成为当前接收机技术发展的主要方向。
多通道温度检测系统
多通道温度检测系统系统功能（1）单通道测试键盘上标号为0~8的八个键为单通道试键，按一次其中一个键，即开始启动一个与该键标号相对应的一个测温通道，该测温点的温度值立即在显示屏上显示出来。
温度测定值以闪烁方式显示，显示0.5s，关断0.5s。
显示五次结束。
显示屏上重新出现待命提示符“00”，等待键入新的键号。
（2）八通道巡回检测键盘上标号为8的键为八通道巡回检测键。
按一次8号键，即顺序启动八个测温通道进行巡回检测。
每测试一个通道，先在显示屏上显示该通道的通道号，然后再显示该测温点的温度值。
通道号及温度值均以闪烁方式，通道号闪烁三次，温度值显示五次。
只有按一次复位键后，巡回检测方式方可中断，显示屏上重新出现待命提示符“00”，等待键入新的键号。
（3）被测点温度溢出提示当被测点温度≤－30℃时，显示器显示温度过低溢出提示“－99”；当被测点温度≥40℃时，显示器显示温度多高提示“99”。
系统组成图4-1给出了多通道温度检测系统的逻辑图，为了降低功耗，系统中全部使用MOS芯片。
该系统各主要组成部分的功能如下：（1）单片机8031用于系统控制，主频使用2MHz，机器周期为6μs。
有加电复位和按键复位电路。
（2）行列式键盘4行4列共16个功能键0~7键用于单通道测试，8号键用于八通道巡回检测。
9~15号键不用，可由用户根据功能需要自定义。
（3）A/D转换器ADC0809ADC0809为八个输入端，八位A/D 转换器。
用于8个通道的温度测量。
使用一个型号为WH5-1A 10K-B的电位器作为输入电路。
八个电位器分别放置在需要进行温度测试的八个测试点上，作为温度传感器。
（4）LED动态显示电路本系统采用四个七段码LED动态显示器，其结构和工作方式在第三章已经详细说明。
单通道测试时，最左边的显示器不显示任何信息；八通道巡回测试时，最左边的显示器用来显示通道号，其它三个显示器用来显示实时温度值。
图4-1 八通道温度检测系统逻辑图系统程序流程图设计的系统能对八个检测点的温度进行自动检测。
中国香港多通道lcr测试系统原理
中国香港多通道lcr测试系统原理综述多通道LCR测试系统是一种用于测试电感、电容和电阻等被动元件电性参数的测试设备。
它由多个测试通道、信号发生器、测量仪器和控制单元组成。
多通道LCR测试系统可同时测试多个被动元件，并提供高效、准确的测试结果。
原理多通道LCR测试系统的原理基于交流信号的激励和响应。
系统通过发生交变电压或电流信号，施加到待测元件上。
待测元件对这些信号产生响应，系统通过测量元件的响应信号，从而计算出元件的电性参数。
多通道LCR测试系统的主要原理包括：信号发生器、测量仪器、控制单元和测试通道。
信号发生器：信号发生器产生测试信号，通常是交变电压或电流信号。
这些信号的频率范围可以从几Hz到数MHz不等。
信号发生器的工作频率范围和输出功率决定了系统的测试能力。
测量仪器：测量仪器用于测量待测元件的响应信号。
常见的测量仪器有示波器、电压表、电流表等。
测量仪器的准确度和分辨率影响着测试结果的可靠性。
控制单元：控制单元负责系统的参数设置、测试流程控制和数据处理。
它可以根据测试需求自动选择测试信号的频率和幅值，并对测量结果进行分析和记录。
测试通道：测试通道是连接信号发生器、测量仪器和待测元件的信号传输路径。
多通道LCR测试系统通常有多个测试通道，可以同时测试多个元件。
操作流程多通道LCR测试系统的操作流程通常包括以下几个步骤：1.设置测试参数：使用者通过控制单元设置测试参数，包括测试信号的频率、幅值和测试通道的配置等。
2.连接待测元件：将待测元件连接到系统的测试通道。
3.启动测试：启动测试通道，信号发生器会产生交变电压或电流信号，并施加到待测元件上。
4.测量响应信号：测量仪器记录待测元件的响应信号，并将其传输给控制单元。
5.计算电性参数：控制单元根据响应信号的特征，计算待测元件的电性参数，如电感值、电容值和电阻值等。
6.结果分析和记录：控制单元对计算的电性参数进行分析和记录，可以生成测试报告和保存测试数据。
声呐多通道接收机测试系统的设计与实现
2020年第 4 期 声学与电子工程 总第 140 期声呐多通道接收机测试系统的设计与实现李淑萍 董卫珍 李玉娥（上海船舶电子设备研究所，上海，201108）摘要传统的声呐接收机通道测试需要使用多台仪器联合测试，所需的成本较高、操作复杂，且无法对通道特性进行全面准确的分析。
针对这些缺陷，文章设计了一种声呐多通道测试系统，并开发了基于LabView的通道特性测试软件，用于实现对接收机通道各项性能指标的测试。
实验结果表明该系统具有操作便捷、测试准确、稳定性高等优点，满足对接收机性能的测试需求。
关键词声呐；多通道；接收机；Labview；测试系统多通道接收机是多波束声呐的重要组成部分，主要完成接收小信号的放大、滤波、可编程增益控制等[1-3]。
接收机工作状态是否正常、技术指标是否满足要求，直接影响着声呐的整体性能。
多通道声呐接收机要求各个通道在一定带宽内具有平坦的幅频特性，且带外噪声抑制效果好，通道间需要保证一定的幅度、相位一致性，接收机整体要求噪声低、灵敏度高、增益可控范围大[4-5]。
为了准确评估接收机各通道之间幅度一致性、相位一致性、带宽、噪声、增益可控范围等各项技术指标，常用测试系统由扫频仪、频谱分析仪、示波器等专业设备搭建，价格昂贵且无法满足多通道快速测试的需求，为此有必要研发声呐系统多通道接收机测量系统。
本文设计并开发的声呐多通道接收机测试系统，基于LabView软件设计配合硬件电路开发，能快速有效的完成接收机各项指标的测试。
1测试系统组成声呐多通道接收机测试系统主要由信号源模块、数据采集模块、主控计算机等几个部分组成。
信号源模块向接收系统发送多通道模拟小信号；主控计算机运行测试软件，控制信号源产生测试所需的信号，调用不同功能模块对接收机各项技术指标进行测试；数据传输模块完成接收系统各个通道的数据采集并通过千兆网口上传至主控计算机。
测试系统组成框图如图1所示。
信号源模块为测试系统提供测试信号，由信号源、信号分配两部分组成。
多通道数字阵列模块接收通道测试方法研究和实现
多通道数字阵列模块接收通道测试方法研究和实现作者：丁志钊吴家亮刘忠林蒋玉峰来源：《电子技术与软件工程》2016年第02期摘要多通道数字阵列模块接收通道的输出信号为通过光缆传输的高速I/Q数据，所有接收通道的性能指标测试都依赖于对1/Q数据的分析和计算。
为解决因数字化、集成化带来的接收通道测试难题，根据当今大规模集成电路、微波技术和光电技术的研究成果，提出了一种基于高速I/Q数据接收/分析、复杂工作状态控制、被测模块与测试仪器同步、多通道射频激励信号输入的测试实现方法。
实际测试证明方法可行有效，也具有一定的推广应用价值。
【关键词】数字阵列模块接收通道 I/Q数据同步1 引言与模拟T/R组件相比，多通道数字阵列模块的组成和功能非常复杂，不再只是实现发射、回波信号的幅度和相位调理。
在接收状态下，输出信号不再是通过同轴电缆传输的模拟信号，而是通过光缆传输的高速大容量I/Q数据，矢量网络分析仪等传统测试设备已经无法与数字阵列模块进行连接，也就无法对其性能标进行测试，所有接收通道性能指标都依赖于对I/Q数据的分析和计算，这是数字阵列模块与模拟T/R组件在测试方面最大的不同，也是最大的测试难点所在。
因此，必须寻求一种新的测试解决思路和手段。
2 接收通道测试需求虽然在技术体制和实现方式上与模拟T/R组件有较大的不同，但是数字阵列模块接收通道的测试参数类型基本是一致的，主要有接收增益、隔离度、接收延时、噪声系数和通道间幅相一致性等。
3 接收通道测试方法测试实现的总体思路为：在主控计算机的控制下，首先通过光缆和状态控制单元完成被测模块的工作状态控制，然后在同步信号的作用下，信号发生器输出的射频激励信号通过开关功分单元输入至被测模块中，而被测模块输出的I/Q数据进入接收分析单元进行数字信号处理，最后对计算结果进行补偿，如考虑射频传输通道的插损等，最终得到接收通道的性能指标（见图1）。
噪声系数的测试与上述过程基本一致，只是它不需要开关功分单元的参与。
多通道数字接收机采集测试系统设计与实现
多通道数字接收机采集测试系统设计与实现侯硕;严济鸿;何子述【摘要】为了对某雷达接收机的采样信号进行指标测试,设计并实现了一种光接口数据采集测试系统.该系统硬件部分以FPGA为核心完成光接口对8路中频采样模块16位数据的接收,并配备大容量DDR2对数据进行实时存储,以cPCI芯片CY7C09449PV作为数据采集板与上位机的接口,由计算机应用程序进行控制,将采集到的数据传回计算机中进行时域、频域波形显示,以及ADC动态参数、通道参数的计算.经过测试,系统成功实现同时对8通道数据进行接收并且对其中任意4通道数据进行频谱的绘制以及进行指标计算.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2014(009)003【总页数】6页(P281-286)【关键词】FPGA;光接口;ADC动态参数;通道参数【作者】侯硕;严济鸿;何子述【作者单位】电子科技大学电子工程学院,成都611731;电子科技大学电子工程学院,成都611731;电子科技大学电子工程学院,成都611731【正文语种】中文【中图分类】TN79;TN957.51雷达测试设备的发展源自20世纪50年代开始，随着计算机技术的发展，雷达测试技术进入了自动测试阶段，在随后的几十年，美军致力于测试技术标准化的研究，建立起模块化的软硬件测试平台，根据用户的不同需求，灵活快速的组建成相应的测试系统，提高了测试系统的制造速度和性价比。
进入21世纪之后，随着数模转换器（ADC）器件的快速发展，数字阵列雷达以及雷达测试系统也进入了一个新的阶段［1］，国外多家公司都推出了多款高性能数模转换器件和高速信号采集模块，在采样频率超过1 Gs/s的情况下，许多ADC芯片通常能够达到10 bits或者12 bits。
目前数字阵列雷达发展到了工业应用的阶段，数字波束形成的重要前提就是需要有高水平的多通道数字接收机［2］，这样才能够保证回波在进入天线后能够减小失真；采用了数字波束形成技术之后，对接收机通道间的信号一致性和无杂散动态范围的要求又进一步提高，随着cPCI总线的发展，雷达测试系统的通用性得到了极大地提高。
多通道测试系统[实用新型专利]
![多通道测试系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8314943980eb6294dd886cf4.png)
专利名称：多通道测试系统
专利类型：实用新型专利
发明人：熊记宁,周升响,吴小芳申请号：CN201721491359.9申请日：20171110
公开号：CN207516462U
公开日：
20180619
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型适用于通道检测技术领域，尤其涉及一种多通道测试系统。
包括：控制端、测试端和待检测组件，控制端包括控制器和显示模块，控制器连接显示模块，TREA测试端包括用于发射杂散源的信号源、频谱仪、网络分析仪、功率计和射频矩阵开关，控制器分别连接信号源、频谱仪、网络分析仪和功率计，信号源、频谱仪、网络分析仪和功率计连接射频矩阵开关，射频矩阵开关连接待检测组件，控制器连接待检测组件。
采用上述方案后，能对多通道射频收发设备进行大量全面的电性能自动化测试，实现多通道指标参数的完整测试，得到诸如S参数、功率参数、噪声参数、频谱参数和谐波等技术指标，操作简便，提高了工作人员的工作效率和质量。
申请人：西安瑞天航空科技有限公司
地址：710089 陕西省西安市阎良国家航空高技术产业基地蓝天路7号航空科技大厦10916号国籍：CN
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电子科技多通道IQ接收器测试系统中国科学技术大学近代物理系(合肥230027) 邓家虎 武 杰 杜学峰 王砚方 摘 要 IQ接收技术广泛地应用于雷达、声纳和通信系统中,IQ技术的使用能大大提高系统的动态范围和精度。
对IQ接收器的测试是正确使用它的基础。
文章提供了一种IQ接收器的测试方法,即通过信号采集和数字频谱分析,来测试IQ接收器的性能。
根据该方法构建了一个完整的测试系统,系统也同时适用于ADC的性能测试。
文章同时介绍了设计中的一些要点。
关键词 IQ接收器 ADC 性能测试 数字频谱分析1 概述在许多雷达、声纳和通信系统中,一般都需要将接收器的中频输出信号变换为正交的两路基带信号,即采用I、Q两种通道来检波。
由于保留了信号的相位信息,两个基带信号可以用来进行相干积分,因此,使用正交探测技术的IQ接收器比不使用正交探测技术的接收器,具有更大的动态范围和更高的精度。
如何对IQ接收器的性能进行测试,是一个很具有实用价值的课题。
通过对它的性能进行评估,能够确定系统是否符合要求,并且可以找到影响系统性能的主要因素,以便更好地改进。
为此研制了一套基于PC的测试系统,它能够分析IQ接收器的主要性能,同时也是检验整个接收机的有力手段。
本文根据所研制的多通道IQ接收机测试系统,先介绍了测试的原理,再给出了系统的实现结构和设计要点。
2 测试的原理IQ接收器内部带有ADC,接收器的I、Q两路输出均为数字信号,可以通过获取其输出的数字信号,来测试接收器的性能。
2.1 IQ接收器的性能在IQ接收系统中,I和Q两路分量之间的幅度不一致和相位不正交是影响系统性能的主要因素。
从理论上来讲,I、Q两路分量应该是幅度完全一致、相位正交的,但是对模拟式IQ接收器,I、Q两分量之间的幅度一致性只能达到0.5dB,而相位正交误差达3°。
数字式IQ接收器采用了直接中频采样和数字相干检波的方法,在数字域内用数字信号处理的方法进行正交检波,经过数字滤波得到了正交的两路基带信号,避免了模拟乘法器和低通滤波器等模拟器件带来的误差。
I、Q两路的幅度一致性和相位正交误差取决于数字信号处理器的设计,数字式IQ接收器的性能可远超过传统IQ接收器,两路的幅度一致性误差达到0.008dB,相位正交误差仅为0.2°。
2.2 波形获取和恢复在理想的A/D变换中,采样间隔是固定不变的,根据采样原理,只要输入信号不大于采样频率的一半,就可以从离散的采样数字信号中无失真地恢复出原始信号来。
对于一个有限带宽信号,可以通过一个低通滤波器在样本之间实现真正的内插,重建波形的公式为:X r(t)=∑∞n=-∞x(n T)h(t-n T)这种内插方式,只要信号x(t)是带宽有限的,而采样频率又满足采样定律的条件,就能实现真正的重建。
IQ接收器的信号是满足以上条件的,所以适合采用上述的带限内插法。
2.3 数字频谱分析一个单频信号经过IQ接收器之后,由ADC变换成了离散信号,输出的是信号和噪声的叠加,而在实际的系统中,可能还有其他的随机噪声、谐波失真、杂散波失真、互调失真等,要在时域内分辨这些信号非常困难。
数字频谱分析是目前应用最广泛的一种测试ADC性能的方法之一。
它采用频域分析,能测试采集系统的信噪比(SNR)、信号噪声谐波比(SN HR)、总谐波失真(THD)、有效位(ENOB)、无伪波动态范围(SFDR)、互调失真(IMD)等指标。
其原理是在ADC 的输入端加上一个“纯净”的正弦波,对ADC 的输出数字信号做谱分析,分离其中的信号、直流、谐波、杂散波以及噪声成分。
如果输入的是两个正弦波的叠加,还可以找出双音互调成分。
假设除信号和直流成分外,其余均由ADC 产生,由此可以获取ADC 的各种动态特性指标。
对IQ 接收机,也可采用同样的方法测试上述这些指标。
对IQ 接收器最重要的两个参数,即I 和Q 两路分量之间的幅度一致性和相位正交性,可采用如下办法计算:把I 、Q 两路信号分别作FF T ,找出频域内信号的幅度,即可算得两路分量的幅度一致性;把I 、Q 两路信号合成一个复数信号,作FF T ,对得到的频谱求镜像抑制比(即频域内的信号与信号镜像的幅度比),通过镜像抑制比和幅度一致性,可求出接收机的I 和Q 两路分量之间的相位正交性。
3 系统组成为了实现该系统,最方便的考虑是把所有功能集中到一块PCI 插卡。
但是IQ 接收器的输出无法与PCI 插卡直接相连,如果通过电缆把IQ 接收器输出的并行数据传递给PCI 插卡,对最高达65MHz 的并行数据和时钟,其可靠性难以保证。
系统最终采用了图1所示的结构。
图1 系统结构框图 整个测试系统由A 、B 两块相同的数据接收板、一块PCI 接口板、主机以及测试软件组成。
每块接收板的数据宽度为16位。
接收板A 的数据通过PCI 接口板,传输到主机的低16位数据线,接收板B 的数据传输到主机的高16位数据。
数据、时钟输入端与IQ 接收器的数据、时钟输出端直接相连。
数据接收板和PCI 接口板之间的数据和控制指令通过连接电缆传输。
由于数据接收板和主机之间的数据传输速率要远小于输入信号的速率,为保证无数据丢失,在每个数据接收板里面设置了128K ×16bit 的数据缓存器。
采集到的数据,首先被放入到缓存器里,缓存器满之后,系统再把所有数据传递给主机,然后进行下一次采集。
每一次采集的数据长度达128K ,对FF T 而言,这样的长度足以满足系统对精度的要求。
3 系统设计实现系统按模块可以划分为数据接收模块、传输模块、数据分析模块。
其中数据接收模块负责与IQ 接收器接口,获取数据。
传输模块负责将数据从接收板传到主机。
软件模块负责数据的分析处理以及对整个系统的工作流程进行控制。
硬件设计的主要难度在于数据的高速率(最高65MHz ),而且系统的工作方式的多样性(比如要求多通道、复用工作方式;要求能与ADC 评估板接口等),使时钟的变换和系统控制变得复杂。
为完成设计,必须合理地安排整个系统的结构和工作时序,并选择合适的芯片。
以下简要论述设计中的主要问题。
3.1 数据接收板的结构数据接收板是能否正确获取数据的关键,数据接收板采用了图2所示结构。
3.2 对高速数据的锁存系统的输入数据和时钟的频率可变的范围是0～65MHz 。
为满足多种工作方式的需要,输入时钟首先需要经过变换,这样增大了在高频率时锁存数据的难度。
为了能正确锁存数据,必须使数据和时钟满足相应的时序关系,以满足锁存器的建立时间和保持时间。
设计中,尽量选择延时小的芯片,准确地计算时钟和数据的延时。
另外,采用DS1100220延时芯片,允许调节时钟的延时(4～20ns ),其最高允许输入信号频率为125MHz ,可以满足需要。
通过芯片对时钟的延迟进行调节,能保证可靠地锁存数据。
3.3 缓存数据在最高数据速率65MHz 下,每15ns 为一个工作周期。
为了在下一个数据来之前,能把数据写入到存储器,必须选用快速存储器芯片。
常用的IS61C1024系列存储器写周期一般在15ns 以上,最快的IS61C1024212,其写周期为12ns 。
存储器的地址由EPLD 逻辑产生。
需要准确计算从时钟输入到地址输出的延时,以保证输入存储器的地址和数据对齐。
实际上地址和数据不可能完全对齐,可以让地址稍微超前(但必须满足存储器的数据建立时间)。
3.4 信号的驱动能力信号的频率增高,其驱动能力随之下降,并且抗图2 数据接收板结构图干扰能力也减弱。
为保证设计的可靠性,对50MHz 以上的信号,每一个TTL信号最多只能驱动两个同类门。
因此,系统中需要加入时钟驱动器,但加入时钟驱动器的同时,会引入信号延迟,对时序造成影响。
设计中,尽量采用延时小的驱动芯片,以减小对系统时序的影响。
在分析了众多的时钟驱动芯片之后,选用了TI公司的CDC328A,其最高输入信号频率达100MHz,而延迟为1.7～50ns。
3.5 采集卡和主机之间的信号传输问题LVDS信号传输达到很高的速率,但是它的抗干扰能力差,对环境要求高,适合短距离传输。
在本系统中,没有采用LVDS。
PCI接口板和数据接收板之间使用差分信号,通过扁平电缆传输数据。
数据的传输采用握手信号的办法,在数据接收板缓冲器满之后,向PCI板发出数据传输请求,主机获得请求之后,开始读取数据。
每读完一个数据之后,主机发出信号通知数据接收板发送下一个数据,直到传完规定的数据量。
3.6 PCI接口的实现PCI板是数据接收板和主机之间的接口,负责接收数据,并向数据接收板传送主机的控制命令以及向主机传送数据接收板的请求。
系统采用了一片PCI接口芯片S5920加上一片EPLD来实现。
S5920负责和PCI总线接口,EPLD负责对S5920的信号进行译码,产生相应的控制信号,并完成和数据接收板之间的数据传输。
3.7 系统工作方式的复杂性设计中要求系统能工作于多种方式,比如要求系统既能用于IQ接收机的测试,也能用于各种位数的ADC的测试;数据接收板既能工作于普通方式,又能工作于复用方式(即一个时钟内有两个数据,上升沿和下降沿各对应一个数据)等。
系统采用了和AD6644评估板兼容的接口,初始化首先在软件里面进行工作方式设置,然后通过PCI接口板发出指令到数据接收卡,进行工作方式配置,最后再进入正常工作状态。
3.8 EPLD(可擦除编程逻辑器件)的设计EPLD/CPLD/FP G A的设计,在现在的硬件设计中占有非常重要的地位。
本系统的数据接收板的所有控制逻辑都是由一块EPLD来完成的,采用的芯片是Altera公司的EPM7128SLC84。
另外,PCI 接口也是由一块EPM7128SLC84芯片加上一块PCI接口芯片S5920来实现的。
EPLD的应用使设计灵活方便,而且能够在线进行修改、升级。
3.9 软件软件的驱动程序部分在WinDriver4.0下编写,控制PCI卡的工作。
应用程序部分在Visual C++ 6.0下编写,负责实时地对数据进行数字频谱分析、显示结果,并控制系统的工作流程,另外也可以保存数据,以便作离线分析。
数字频谱分析的基本流程如下。
(1)选择数字信号纪录长度M。
(2)获取M个采样点(顺序,连续),信号应该是满幅度的正弦波。
(3)对原始数据加窗函数处理,这对非相干采样是必须的,对相干采样,则无需加窗。
(4)计算FF T。
对FF T的结果,取实、虚部平方和,得功率谱,再开方则得幅度谱,归一化后用分贝表示。
(5)分析谱图,分离其中的信号、谐波、互调制波、噪声、直流成分等。
(6)计算信号、谐波、噪声以及互调制波的功率。
(7)计算幅度一致性误差、相位正交误差、SNR、SN HR、THD、ENOB、SFDR、IMD等指标。