構建高精度脈沖器件自動測試系統(tǒng)

前言
雷達的微波射頻系統(tǒng)主要包括混頻器、濾波器、放大器、天線等部分。其中放大器、混頻器、T/R組件為脈沖器件測試的主要對象。這些關鍵部件會對雷達的脈沖調制信號造成影響，典型的信號惡化包含：信號過沖、定降、振鈴及脈沖的寄生調制（UMOP）等。這些現(xiàn)象都會對整個雷達系統(tǒng)的性能帶來很大影響。如使脈沖多普勒雷達的對消處理能力下降、目標運動速度檢測的分辨率下降、相控振雷達合成波束變形等。對雷達系統(tǒng)中關鍵的射頻微波器件，需要完整精確地測試其脈沖狀態(tài)下的傳輸/反射及其他性能指標。

本文介紹的脈沖器件自動測試系統(tǒng)，可以滿足上述測試要求，該系統(tǒng)基于Agilent PNA系列網(wǎng)絡分析儀實現(xiàn)，可滿足雷達系統(tǒng)和關鍵部件研發(fā)和生產(chǎn)測試的技術要求。該系統(tǒng)于2006年1月在Agilent Open Lab開發(fā)并建立。

脈沖器件S參數(shù)測試
PNA脈沖網(wǎng)絡儀測試系統(tǒng)基于Agilent PNA高性能網(wǎng)絡分析儀實現(xiàn)。脈沖測試系統(tǒng)由網(wǎng)絡分析儀、脈沖調制器、脈沖發(fā)生器、測試軟件等組成。網(wǎng)絡分析儀完成掃頻激勵信號合成和被測件響應信號的分析。脈沖調制器完成對掃頻連續(xù)波信號的脈沖調制及放大處理。而脈沖發(fā)生器負責輸出脈沖調制信號、網(wǎng)絡分析儀觸發(fā)控制信號、被測件同步控制等信號。

圖1 Agilent脈沖S參數(shù)測試系統(tǒng)

PNA脈沖網(wǎng)絡儀系統(tǒng)采用靈活的組合配置方式。針對不同類型的器件測試要求，可以在測試激勵功率，被測件控制信號等方面進行擴展。

根據(jù)測試狀態(tài)和被測件性能要求，PNA脈沖網(wǎng)絡儀可以采用兩種不同的方法來完成對脈沖器件的測試。這兩種方法分別是寬帶模式和窄帶模式（見表1所示）。寬帶模式是指網(wǎng)絡分析儀接收機帶寬大于脈沖調制信號的帶寬，能夠對測試的脈沖調制信號充分響應，接收機在觸發(fā)控制條件下完成測試。寬帶測試模式主要適合于較寬脈沖寬度的測試要求，測試的動態(tài)范圍與脈沖調制信號的占空比無關。窄帶模式是指接收機帶寬小于脈沖調制信號的脈沖重復頻率，通過接收機的濾波，脈沖調制信號被轉換為連續(xù)波信號，測試時不需要觸發(fā)的控制。窄帶模式適合于窄脈沖寬度狀態(tài)的測試，測試動態(tài)范圍不受脈沖寬帶的限制。Agilent PNA網(wǎng)絡儀采用專有的數(shù)字濾波處理技術，能完成針對不同脈沖重復頻率信號的濾波處理。Agilent PNA網(wǎng)絡儀的高靈敏度接收機也確保了窄帶測試模式下系統(tǒng)的動態(tài)范圍和測試精度。

圖2 脈沖網(wǎng)絡儀的寬帶測試模式

圖3 脈沖網(wǎng)絡儀的窄帶測試模式

PNA脈沖網(wǎng)絡儀的主要技術特點是測試精度高。圖4為PNA脈沖網(wǎng)絡儀分別采用窄帶方法完成20ns脈寬和寬帶法測試10μs脈寬的精度說明。

圖4 Agilent PNA脈沖網(wǎng)絡儀的測試精度

脈沖器件雷達系統(tǒng)參數(shù)測試
電路的系統(tǒng)級性能指標測試是指將被測件置于真實工作狀態(tài)下時評估其性能。對T/R組件進行雷達系統(tǒng)級性能測試，根據(jù)雷達的工作體制輸入脈沖壓縮雷達信號，如線性調頻信號。然后對T/R組件輸出信號的功率、頻率、信噪比、調頻頻偏、調頻失真、脈沖參數(shù)進行全面測試。這是對T/R組件工作性能最系統(tǒng)和最全面的分析測試。

圖5 T/R組件相位控制過程分析

圖6 微波器件的雷達系統(tǒng)級參數(shù)測試解決方案