前言

雷達的微波射頻系統主要包括混頻器、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。這些現象都會對整個雷達系統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。對雷達系統中關鍵的射頻微波器件，需要完整精確地測試其脈沖狀態下的傳輸/反射及其他性能指標。

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

脈沖器件S參數測試

PNA脈沖網絡儀測試系統基于Agilent PNA高性能網絡分析儀實現。脈沖測試系統由網絡分析儀、脈沖調制器、脈沖發生器、測試軟件等組成。網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波信號的脈沖調制及放大處理。而脈沖發生器負責輸出脈沖調制信號、網絡分析儀觸發控制信號、被測件同步控制等信號。

圖1 Agilent脈沖S參數測試系統

PNA脈沖網絡儀系統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。

根據測試狀態和被測件性能要求，PNA脈沖網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波信號，測試時不需要觸發的控制。窄帶模式適合于窄脈沖寬度狀態的測試，測試動態范圍不受脈沖寬帶的限制。Agilent PNA網絡儀采用專有的數字濾波處理技術，能完成針對不同脈沖重復頻率信號的濾波處理。Agilent PNA網絡儀的高靈敏度接收機也確保了窄帶測試模式下系統的動態范圍和測試精度。

圖2 脈沖網絡儀的寬帶測試模式

圖3 脈沖網絡儀的窄帶測試模式

PNA脈沖網絡儀的主要技術特點是測試精度高。圖4為PNA脈沖網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脈沖網絡儀的測試精度

脈沖器件雷達系統參數測試

電路的系統級性能指標測試是指將被測件置于真實工作狀態下時評估其性能。對T/R組件進行雷達系統級性能測試，根據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、脈沖參數進行全面測試。這是對T/R組件工作性能最系統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級參數測試解決方案

集成的自動測試系統

器件的測試流程在測試程序的控制下自動完成。自動測試程序直接運行于PNA網絡儀上，不需要專門的測試計算機。這樣可大大提高測試效率，并方便測試人員操作。基于這套自動測試系統，被測件的典型測試流程如圖7所示。

圖7 脈沖器件自動測試系統測試流程

圖8為自動測試軟件運行于PNA網絡儀內部的顯示界面。

Agilent脈沖網絡儀自動測試系統特點

Agilent脈沖網絡儀測試系統具有以下技術特點。

● 測試器件的種類完整

Agilent脈沖網絡儀測試系統提供對微波射頻前端關鍵部件的完整測試能力。典型測試的對象包含：天線、放大器、T/R組件、混頻器、接收機發射機的測試。測試的參數主要包含傳輸反射特性的幅度和相位指標。

● 支持不同脈沖寬度測試要求

基于Agilent PNA網絡儀的脈沖系統可采用寬帶和窄帶兩種方法完成被測件參數測試。寬帶法適合于脈沖寬度為微秒級的測試要求。PNA網絡儀還可利用專利的數字濾波處理技術，滿足脈沖寬度為20ns的測試要求。

圖8 Agilent脈沖器件自動測試系統界面

● 測試精度高

PNA網絡儀采用基于基波混頻處理的接收機，接收機靈敏度可達到 -130dBm。這是網絡分析儀測試精度的基本保證。PNA脈沖網絡儀在脈沖寬度為20ns的脈沖測試條件下，相位參數測試的軌跡噪聲可小于0.015°。這對于T/R組件等被測件的的精確測試是非常重要的。另外在窄脈沖寬度的測試要求下，PNA網絡儀采用窄帶接收機處理方法，可消除寬帶處理接收機帶寬引起測試精度惡化問題。

● 測試速度快

PNA網絡儀的高性能接收機可保證在精度要求前提下儀表的測試速度，PNA網絡儀支持COM的程控方式。這可大大降低自動測試系統指令執行的時間，提高自動測試系統的測試效率。另外PNA網絡儀本身采用Windows操作系統，測試軟件可直接運行在儀表內部，可節省測試數據傳輸所花費的時間。

● 集成的自動測試系統，使用方便

針對脈沖器件的測試，Agilent提供脈沖器件自動測試系統，完成測試參數的設定和測試結果統計。該自動測試系統采用開放的系統配置，系統的激勵功率等指標可根據被測件要求通過外置設備進行擴展。Agilent還可為用戶提供測試系統的低層驅動函數，便于用戶開發自己的測試系統。

● 測試能力擴展性強

Agilent可提供微波矢量信號源，寬帶矢量信號分析儀，寬帶峰值功率計等測試儀表。利用這些儀表可以使用復雜的雷達調制信號來測試被測件對信號的處理過程。例如：T/R組件的相位控制穩定過程，調制質量惡化，脈沖參數變化等。利用這些參數可以更全面地評估器件對整個雷達系統性能的影響。

結論

該脈沖網絡儀測試系統可滿足雷達關鍵部件的測試要求。系統具備測試精度高、測試速度快、使用方便等特點。

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