一种DAM的自动测试系统简介

一种DAM的自动测试系统简介吴文婷;黄俊【摘要】In order to improve the efficiency and precision of Multichannel-DAM test , a new type of auto-testing system for Multichannel DAM is designed. The constitute and functions of the auto-testing system are described in the paper . Application examples show that this testing system is of broad universality and high automation. It can be easily used and meet the demand of the automatic test system. It provides great solution for the development and testing of Multichannel-DAM.%为了提高DAM测试效率和精度，设计了一种新型的多路DAM自动测试系统。

文章描述了DAM的各项指标以及自动测试系统的工作原理和主要功能，着重介绍了DAM适配网络的设计和硬件组成等关键技术解决方案。

经过实际应用证明，该测试系统通用性好，自动化和智能化程度高，满足多路DAM测试要求。

【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P121-124)【关键词】DAM;自动测试;适配网络;多通道【作者】吴文婷;黄俊【作者单位】中国电子科技集团公司第38研究所，安徽合肥 230031;中国电子科技集团公司第38研究所，安徽合肥 230031【正文语种】中文【中图分类】TP27本文著录格式：[1]吴文婷，黄俊. 一种DAM的自动测试系统简介[J].软件，2014,35(4)：121-124DAM是Digital Array Modules的缩写，译为数字阵列模块，其广泛应用于数字阵列相控阵雷达。

DAM的设计有非常高的要求，它集成了模拟TR前端、数字采集以及DDS波形等功能，DAM的集成度非常高，一般来讲，一个DAM都集成了几个乃至几十个收发通道。

一方面它要求通道间具有良好的幅相稳定性和多路之间增益一致性，另一方面雷达上使用几十个至几百个DAM组件，收发通道多达几百个乃至上万个，工作频点有近百个，测试工作量非常巨大。

如果采用传统的人工测试方法，一个DAM的测试时间就需要8个小时，若生产线24小时工作，一年最多只能完成1100个DAM的测试工作。

而一条DAM生产线，每年的DAM产量预计在五千个左右。

可见人工测试方法工作效率低，远不能满足DAM的批量生产测试的要求。

因此解决其测试性是设计DAM不容忽视的技术关键。

基于这种情况，开发研制了一套DAM自动测试系统。

该测试系统已应用于某型号的DAM的测试中，测试时间从原来的8小时/人次缩减至2小时/人次，效率提高了4倍。

DAM集成了接收及发射模块，具有收发通道各N个。

其原理框图见图1。

DAM采用了射频直接采样技术，完成回波信号的接收、放大、滤波、IQ解调及光电转换功能。

该DAM组件按照功能划分，其内部包含以下组成部分：微波功率TR、混合信号转接板、N通道射频采样板、集中式DC/DC模块、分布式DC/DC模块、DAM功分器、分布式频率源和N通道射频波形产生板。

DAM具有回波信号的接收、放大、滤波、IQ解调及电光转换功能，并能完成射频发射信号的滤波、放大等功能，同时还能产生系统各种工作模式下的激励波形信号。

因此DAM的电路设计比较复杂，涉及到的指标也很多。

主要指标如下：1.1 噪声系数噪声系数指的是接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的比值，它的好坏影响到接收机的灵敏度。

通常用噪声测试仪测试。

由于该雷达采用的是DAM这种集成形式，在测试噪声系数指标时，采用系统灵敏度计算公式：（Smin：接收机灵敏度；BW：信号带宽；NF：噪声系数）。

该测试系统采用灵敏度公式的方法来计算噪声系数。

通过利用信号源模拟输入信号，使用自动测试系统的数据采集功能来测算出信噪比，当信噪比为0dB时，此时的模拟输入信号功率即为最小灵敏度。

该DAM自动测试系统具有数据处理的功能，它将测出的最小灵敏度代入到式（2）中，其中BW为固定常量，据此可以计算出噪声系数。

1.2 动态范围瞬时动态范围定义为使接收机增益产生1dB压缩时的输入信号功率与接收机临界灵敏度时输入信号功率之比。

首先找到DAM的1dB压缩点，记为P-1。

该值减去接收机临界灵敏度Smin。

即得到接收机的动态范围：在该DAM自动测试系统中是通过控制测试仪表并使用数据采集功能，测算出DAM的1dB压缩点和最小灵敏度。

再将其代入公式（3），最终计算出动态范围D。

1.3 接收通道带内增益起伏和接收通道之间增益起伏带内增益起伏是指接收通道工作频段内增益的变化，接收通道之间增益起伏是指多路接收通道之间在同一工作频率点增益的变化。

该变化值一般用均方根来表示。

均方根值计算公式为：其中：Gi表示某个频点的增益，1.4 接收通道幅相稳定性接收通道的幅度、相位稳定性是指在相同环境条件下，接收通道之间的幅度、相位随时间变化情况。

对于DBF体制的雷达来说,多通道接收机的幅相一致性、稳定性是至关重要的,因为它的好坏不但影响数字波束形成的副瓣电平,而且影响波束指向精度。

1.5 发射通道间幅度一致性发射通道之间幅度一致性是指多路发射通道之间在同一工作频率点功率幅度的变化。

该变化值一般用均方根来表示。

1.6 发射单通道改善因子MTI雷达的改善因子定义为：输出信号杂波功率比（S0/ C0）与输入信号杂波功率比（Si/Ci）之比值。

[1]对于脉冲调制信号，信号频谱为辛格谱，在实际应用中我们通常用激励信号输出频谱信噪比即脉内信噪比来测试改善因子。

脉内信噪比定义为，脉冲信号的主谱与平底噪声均值功率的信噪比，记为（S/ N）max（dB）。

如图2所示。

改善因子计算公式为：式中：A为频谱分析仪测得的信噪比；BW为频谱仪的分辨率带宽RBW；f为调制信号的重复频率；B为信号带宽；τ为脉宽.DAM自动测试系统通过控制频谱仪，将BW设为10Hz，测试出信噪比，再经过数据处理，将信噪比代入公式即可计算出DAM的改善因子。

计算机通过CPCI/以太网/GPIB/422控制测试设备产生DAM测试所需要的各种激励信号，包括时钟信号激励、控制信号激励、电源激励等。

这些激励通过适配器转接到被测件上，而被测件产生的输出信号通过适配器转送至相应的测试仪表。

系统通过GPIB总线将频谱仪、功率计和信号源等测试仪表连接到计算机，计算机采集这些仪表测量数据，并进行处理，并自动生成测试报告。

2.1 系统组成DAM自动测试系统可以完成以上所有指标的自动测试，并且能自动生成报表输出。

其主要硬件组成如图3所示。

信号源：模拟回波信号，用于接收通道指标测试；功率计：用于测试发射机功率；频谱仪：用于测试发射激励信号的杂散抑制、谐波抑制以及脉内信噪比等指标光纤接口板：完成信号的光电转换，对采集接收通道的IQ数据进行分析处理；同时将控制信号及状态信息传递给DAM被测件。

时钟分机：给被测件及光纤接口板提供同步时钟。

计算机：作为主控计算机，给光纤接口板发出收发开关指令、工作模式、频率相位代码等控制信号，同时控制整个自动测试系统完成所有指标测试；网络适配器：将激励信号/回波信号进行功率合成、分配。

测试机柜：采取19英寸标准机架结构。

其连接关系如图4所示：2.2 测试方法简述DAM的测试分为接收和发射两个部分，两者是独立进行的。

由于DAM是采取射频直接采样技术，在接收工作状态时，输出的是数字IQ信号，并直接通过光纤输出。

而这类信号无法通过传统的仪表测试手段进行测试。

采取的办法是通过光纤接口板将光信号转换成普通电信号，再根据光纤传输协议解调出各通道的IQ数字信号，通过以太网送入计算机，再利用LABVIEW虚拟仪器软件对IQ数据进行FFT处理，分析计算出接收通道的增益、噪声系数以及动态范围等指标。

而发射通道的性能指标测试相对简单，因为发射测试的对象是模拟的脉冲激励信号，只需要通过光纤接口板控制DAM的工作状态、发射通道的使能，以及频率码和相位代码，从而使发射通道正常工作，输出激励信号。

同时再利用GPIB总线来控制频谱仪和功率计，对发射的脉冲激励信号进行测试，并将测试数据自动生成EXCEL表格输出。

测试系统的软件是基于VB和LABVIEW环境进行开发。

LABVIEW是图形化的程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，使用的是图形化编程语言G编写程序，它提供了很多与传统仪器类似的控件，可以很方便地创建用户界面。

他与VC、VB一样，也有一个功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、数据分析、串并口控制、数据显示及数据存储等等。

[2,3] LABVIEW最大的特点是尽可能采用通用的硬件，通过软件实现各种仪器的功能。

可以充分发挥计算机的计算能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强大的虚拟仪器。

该测试系统的软件主要分为三个部分，一个是仪表控制，一个是状态控制和数据分析，一个是测试数据通信和处理。

仪表控制部分主要通过VB来实现，通过安装Agilent 3494AActiveX以及VISA控件，即可以实现对一系列采取串口、VXI、GPIB等不同接口的各种仪表的控制和通信，以及完成对仪表的各项操作。

状态控制和数据分析部分是基于LABVIEW编程环境开发的。

利用LABVIEW自带的函数实现控制界面的设计。

同时利用LABVIEW的数据采集函数及FFT子VI进行IQ数据的分析和还原，计算出IQ信号的功率、镜像抑制度等指标。

测试数据的处理部分，是通过VB的测试软件来调用LABVIEW的测试结果，并进行计算存储，生成报表输出。

按照图4的接线关系，连接好测试系统，对DAM进行测试。

通过控制界面选择工作模式为“REC CAL”，再进入测试界面，选择接收指标测试。

如图5所示。

测试结果由计算机从仪表上采集，并利用LABVIEW进行分析处理最后表格形式存储到计算机中。

如图6所示。

测试发射通道时，将控制界面的工作模式设置为“NORMAl”，再进入测试界面，选择发射通道的测试指标项及测试通道（图7所示）。

确认测试项目后，开始测试，测试结果由计算机从仪表上采集后分析处理，以表格的形式存储到计算机中。

如图8所示。

该测试系统在数据处理报表输出部分还增加了错误提示功能，当测试值达不到指标要求时，将以红色字体显示，使错误一目了然。