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脉冲器件自动测试系统

2008-02-03
作者:安捷伦科技

1.背景介绍

雷达的微波射频系统主要包括混频器,滤波器,放大器,天线等部分。其中放大器、混频器、 T/R 组件为脉冲器件测试的主要对象。这些关键部件会对雷达的脉冲调制信号" title="调制信号">调制信号造成影响,典 型的信号恶化包含:信号过冲,定降,振铃及脉冲的寄生调制(UMOP)等。这些现象都会 对整个雷达系统的性能带来很大影响。如使脉冲多普勒雷达的对消处理能力下降,目标运动 速度检测的分辨率下降,相控振雷达合成波束变形等。对雷达系统中关键的射频微波器件, 需要完整精确地测试其脉冲状态下的传输/反射及其它性能指标。

基于这些测试要求,我们在Open Lab 开发并建立可提供完整的脉冲调制状态下器件参数测 试系统。该系统基于Agilent PNA 系列网络分析仪实现,可满足雷达系统和关键部件研发和 生产测试的技术要求。

2. Agilent 脉冲器件S 参数测试

PNA 脉冲网络仪" title="网络仪">网络仪测试系统" title="测试系统">测试系统基于Agilent PNA 高性能网络分析仪实现。脉冲测试系统由网络 分析仪、脉冲调制器、脉冲发生器、测试软件等组成。网络分析仪完成扫频激励信号合成和 被测件响应信号的分析。脉冲调制器完成对扫频连续波信号的脉冲调制及放大处理。而脉冲 发生器负责输出脉冲调制信号,网络分析仪触发控制信号,被测件同步控制等信号。

 

 


图1 Agilent 脉冲S 参数测试系统

 


PNA 脉冲网络仪系统采用灵活的组合配置方式。 针对不同类型的器件测试要求,可以在测试激励功率,被测件控制信号等方面进行扩展。

 

根据测试状态和被测件性能要求,PNA 脉冲网络 仪可以采用两种不同的方法来完成对脉冲器件的 测试。这两种方法分别是宽带模式和窄带模式。 宽带模式是指网络分析仪接收机带宽大于脉冲调 制信号的带宽,能够对测试的脉冲调制信号充分 响应,接收机在触发控制条件下完成测试。宽带 测试模式主要适合于较宽脉冲宽度" title="脉冲宽度">脉冲宽度的测试要求, 测试的动态范围与脉冲调制信号的占空比无关。 窄带模式是指接收机带宽小于脉冲调制信号的脉冲重复频率,通过接收机的滤波,脉冲调制 信号被转换为连续波信号,测试时不需要触发的控制。窄带模式适合于窄脉冲宽度状态的测 试,测试动态范围不受脉冲宽带的限制。Agilent PNA 网络仪采用专利的数字滤波处理技 术,能完成针对不同脉冲重复频率信号的滤波处理。Agilent PNA 网络仪的高灵敏度接收 机也确保了窄带测试模式下系统的动态范围和测试精度。

PNA 脉冲网络仪的主要技术特点是测试精度高。图4 为PNA 脉冲网络仪分别采用窄带方法完成20ns 脉宽和宽带法测试10us 脉宽的精度说明。

 

 

 

 

 


3. 脉冲器件雷达系统参数测试

电路的系统级性能指标测试是指将被测件置于真实工作状态下时评估其性能。对T/R 组件 进行雷达系统级性能测试,根据雷达的工作体制输入脉冲压缩雷达信号,如线性调频信号。 然后对T/R 组件输出信号的功率,频率,信噪比,调频频偏,调频失真,脉冲参数进行全 面测试。这是对T/R 组件工作性能最系统和最全面的分析测试。

 

4.集成的自动测试系统

器件的测试流程在测试程序的控制下自动完成。自动测试程序直接运行于PNA 网络仪上, 不需要专门的测试计算机。这样可大大提高测试效率,并方便测试人员操作。基于这套自动 测试系统,被测件的典型测试流程如下:

 

 

5. Agilent 脉冲网络仪自动测试系统" title="自动测试系统">自动测试系统特点

Agilent 脉冲网络仪测试系统具有以下技术特点:

1).测试器件的种类完整

Agilent 脉冲网络仪测试系统提供对微波射频前端关键部件的完整测试能力。典型测试的对 象包含:天线,放大器,T/R 组件,混频器,接收机发射机的测试。测试的参数主要包含 传输反射特性的幅度和相位指标。

2).支持不同脉冲宽度测试要求

基于Agilent PNA 网络仪的脉冲系统可采用宽带和窄带两种方法完成被测件参数测试。宽 带法适合于脉冲宽度为微秒级的测试要求。而PNA 网络仪可利用专利的数字滤波处理技术。 可满足脉冲宽度为20ns 的测试要求。

3).测试精度高

PNA 网络仪采用基于基波混频处理的接收机。接收机灵敏度可达到-130dBm。这是网络分 析仪测试精度的基本保证。PNA 脉冲网络仪在脉冲宽度为20ns 的脉冲测试条件下,相位 参数测试的轨迹噪声可小于0.015 度。这对于T/R 组件等被测件的的精确测试是非常重要 的。另外在窄脉冲宽度的测试要求下。PNA 网络仪采用窄带接收机处理方法。可消除宽带 处理接收机带宽引起测试精度恶化问题。


4).测试速度快

PNA 网络仪的高性能接收机可保证精度要求前提下仪表的测试速度,PNA 网络仪支持COM 的程控方式。这可大大降低自动测试系统指令执行的时间,提高自动测试系统的测试效率。 另外PNA 网络仪本身采用Window 操作系统,测试软件可直接运行在仪表内部。可节省测 试数据传输所化的时间。

5).集成的自动测试系统,使用方便

针对脉冲器件的测试,Agilent 提供脉冲器件自动测试系统。完成测试参数的设定和测试结 果统计。该自动测试系统采用开放的系统配置,系统的激励功率等指标可根据被测件要求通 过外置设备进行扩展。Agilent 还可为用户提供测试系统的低层驱动函数,便于用户开发自 己的测试系统。

6).测试能力扩展性强

Agilent 可提供微波矢量信号源,宽带矢量信号分析仪,宽带峰值功率计等测试仪表。利用 这些仪表可以使用复杂的雷达调制信号来测试被测件对信号的处理过程。例如:T/R 组件的 相位控制稳定过程,调制质量恶化,脉冲参数变化等。利用这些参数可以更全面地评估器件 对整个雷达系统性能的影响。

6. Agilent 脉冲网络仪自动测试系统配置

 

7.结论

Agilent 可提供系统的脉冲网络仪测试系统。满足雷达关键部件的测试要求。系统具备测试 精度高,测试速度快,使用方便等特点。

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