雷达自动测试系统接口适配器的设计与应用

2014-03-15

电子世界 2014年14期

1.引言

本测试系统中设计的接口适配器需要对某型系列雷达多个整机和分机的信号测试进行转接，由于被测雷达种类较多，测试项目和测试参数也较为繁杂，通过对通用接口适配器结构的研究，在综合了射频、数字、电源等测试信号特征的基础上，设计了雷达测试系统接口适配器，接口适配器的安全性和可靠性满足雷达测试的需求。

2.测试系统需求分析

2.1 被测设备描述

图1为通用雷达系统结构，典型的雷达系统由天线、发射分机、接收分机、综合测试分机、波控分机以及终端设备等组成。

雷达综合测试系统，要满足对多型雷达整机和分机的测试，如对雷达的接收分机、发射分机、电源模块、环控分机以及综合处理分机等的多项指标的测试，整个测试系统的UUT数量多达数十个，同时为了提高测试系统的通用性，在设计中对测试系统的指标进行了适当的放大，使得有新的测试要求或新的型号雷达需要测试时，测试系统依然能够完成测试任务。

图1 雷达基本组成框图

2.2 信号需求分析

对被测LRU进行测试需求分析是接口适配器设计乃至整个系统设计的前提和基础，否则就无法确定系统测试资源的构成、接口适配器测试通道的类型和实现方式等方面的内容。因此在组建测试系统前，需要根据测试任务对雷达信号需求进行整理，被测件在接入测试系统中时需要提供激励信号，使雷达处于正常的工作状态，雷达输出的响应信号需要通过测试适配器转接到测试设备端口，面只对部分信号进行简单介绍：

(1)电源信号

通过控制大功率程控电源和模块化程控电源实现对雷达各个分机的供电。电源信号的种类主要有：①大功率直流电源；② 单项交流电源。

(2)数字/模拟信号

该部分信号包括激励信号和响应信号，主要信号特征为：①TTL信号；②TTL差分信号。

(3)射频信号

部分射频信号因为功率较大，如果直接通过测试适配器连接到测试仪器容易引发测试事故，因此部分射频信号需要通过定向耦合器然后由同轴电缆连接到测试仪器进行测试。对于中低频的信号将通过同轴电缆直接与适配器相连接，然后通过开关矩阵将响应信号送入平台测试仪器进行测试。

3.平台硬件工作原理

整个系统的工作原理为（如图2所示）：主控计算机通过GPIB、VXI、LAN总线对电源、数字、中低频及射频类测试仪器进行远程控制，其输出信号经过接口适配器、测试夹具输入至被测LRU中，从而完成电源信号、状态控制信号及激励信号的施加。而被测LRU输出的响应信号逆向进入至频谱仪、功率计、数字示波器等响应类测试仪器中进行功能和性能测试，并对测试参数按照上下限进行判断，如果某项功能测试不正常或测试参数超出正常的范围，则判断被测件有故障，并对故障进行隔离。当然，某些LRU还需要通过以太网进行工作状态的控制。

图2 平台硬件工作原理框图

3.1 接口适配器设计

接口适配器可分为通用接口适配器和测试接口适配器两大部分（组成框图如图3所示），其中通用接口适配器是由接收器模块、电缆集束模块、接收器连接电缆、接收器、接收器安装框架等部分组成，而测试接口适配器由外接接插件、ITA前面板、ITA模块、ITA转接器四个部分组成。

图3 接口适配器组成框图

通用接口适配器是系统中所有测试仪器输入/输出端口的公共端面，按照相关标准和规范规定的位置和方式将测试仪器的输入/输出端口用电缆或板卡连接到这一端面。通过机械传动装置的带动，通用接口适配器中的连接器可与测试接口适配器中的连接器实现连接或断开，从而达到信号传输或分离的目的。按照统一标准设计的不同测试接口适配器都可与符合该标准的通用接口适配器进行连接，用以实现不同被测件的测试等目的。接口适配器内部要进行电源信号、数字及中低频信号、射频及微波信号的调理，另外还可能需要内置一些诸如信号产生/分析以及适配器识别等模块。

测试接口适配器是接口适配器的核心和关键，按照功能又可分为UUT测试适配器、校验（计量）适配器、自检适配器及虚拟仪器适配器。

UUT测试适配器通过测试电缆实现被测单元和通用接口适配器的匹配连接。为提高UUT测试适配器的通用性，一般是一个UUT测试适配器可以完成多个被测单元的测量。但是如果测试对象是一个庞大的系统（例如雷达），单个UUT测试适配器无法完成全部的测试工作，可以按照被测对象的属性和功能将其分解成多个UUT测试适配器。

校验（计量）适配器主要用来完成测试系统性能指标的标定。实现方法为：将所有仪器仪表的输入/输出端口集成在校验（计量）接口适配器的前面板，利用外置的标准测试仪器，运行特定的软件对测试系统的性能指标进行计量，从而为测试结果的准确性和可信度提供保障。

自检适配器的功能是利用测试系统自身配备的仪器仪表完成功能及性能的自检。其工作原理为：主控计算机控制开关通道实现测试仪器的互测试。若某一测试结果超出正常范围，则利用内置的推理机制进行故障定位。在系统搭建中删除有故障的仪器/模块，保证不会因某些仪器/模块（零槽、主控计算机除外）的故障而导致整个自动测试系统的崩溃。

3.2 接口适配器ICA端设计

由于系统测试参数种类较多，测试信号类型复杂；而且平台还需要对适配器进行识别，因此需要对平台的ICA端的信号分配进行详细设计。ICA端采取集中互连的方式对信号进行转接，同时为减小信号之间的相互干扰，所有测试信号按照传输类型进行分类传输设计，按统一方式全部汇集到ICA端上，在各个整机、分机等适配器内部完成被测件与测试系统之间阻抗匹配、信号变换、调理和隔离等工作，雷达测试系统ICA端有射频信号、模拟/数字信号、离散信号、中频信号、电源信号等，这些信号都要连接到平台ICA端。

模块定义如下：

(1)P1（在1槽）为19孔电源模块，可提供19路电源信号通道，用于为被测件施加电源。

(2)P2、P3（在2-5槽）为76孔射频同轴模块，提供152信号连接通道，用于连接带宽不大于2.0GHz的测试仪器及开关。

(3)P4～P10（在6-7，8-9，10-11，12-13，14-15，16-17，18-19槽）为256孔低频信号模块，可提供1792路低频信号连接。用于连接电流不大于5A的低频信号测试仪器及开关；其中P10模块的200-256模块插孔用于适配器的防插错信号识别。

(4)P12、P13（在24，25槽）为9孔射频模块模块，可提供18路到40GHz的信号连接，用于射频信号的转接。