一种变频组件自动测试系统

王洪林 孙瑞婷



一种变频组件自动测试系统

王洪林 孙瑞婷

中国船舶重工集团公司723所，江苏 扬州 225001

设计了一种高效便捷的变频组件自动测试系统，包括上位机、控制模块和测试用仪器仪表三部分。此系统采用直接式数字频率合成技术和锁相环技术相结合产生多路独立可控的本振信号替代常规测试系统中的信号源并将脉冲发生电路集成于控制模块中，减少了测试仪表的使用，降低了测试成本，简化了测试环境。

自动测试系统；直接式数字频率合成技术；锁相环技术

引言

上、下变频组件广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗和制导仪器等电子系统设备，是这些电子系统设备中的核心组件之一。因其指标繁多，测试工作量庞大，自动测试就成为必要的测试手段。然而，传统测试方案所用射频仪表众多、价格昂贵、接线环境复杂。本发明采用新的技术方案。在控制模块中集成了三路本振源和8路脉冲输出控制信号，替代了现有方案中的本振信号源1～3和脉冲发生器，极大降低了测试成本，简化了测试环境[1]。

1 系统构成

本系统包括上位机、控制模块和测试用仪表三部分（见图1）。以下分别介绍三部分的功能与实现方法。

1.1 上位机控制软件

上位机控制软件主要实现以下功能。

1.1.1 射频仪表驱动配置

将测试中用到的各台仪表的SCPI指令的控制接口类型、指令内容、响应时间、纠错带宽等参数存储到数据库中。测试中更换测试仪表只需要配置射频仪表驱动即可，不需要修改上位机软件。

图1 方案设计框图

1.1.2 模板配置

根据不同的被测上/下变频组件的接口定义、指标要求配置相应的测试模板（包括上、下变频组件的控制关系、测试指标要求、测试方法和标准测试报告模板）并保存到数据库中[2]。

1.1.3 指标测试

测试时上位机控制软件从数据库中调出相应的测试模板，通过LAN、GPIB或USB接口发送SCPI指令控制示波器和频谱仪进入相应的测试模式，并通过RS232接口跟控制模块通信，控制被测上、下变频组件进入正确的测试状态，然后从示波器和频谱仪上读取测试值。指标测试完成后将测试数据保存到数据库中。

1.1.4 生成测试报告

上位机软件从数据库中调取测试数据按照测试模板要求生成标准Excel格式的测试报告[3]。

1.2 控制模块

控制模块包括RS232通信电路、TCP/IP通信电路、本振1锁相环、本振2锁相环、本振3锁相环、脉冲信号产生电路和标准TTL驱动电路共6部分。

（1）RS232通信电路用于接收上位机软件的控制命令，TCP/IP通信电路支持标准的LXI通信协议，本振1～3的控制跟是德科技的仪表可以做到全兼容，确保了控制模块的通用性。

（2）本振1锁相环为被测组件提供本振1信号。具体指标如下：频率范围：2～20 GHz，步进10 MHz；输出功率：＞13 dBm；杂散抑制：＜﹣60dBc；谐波抑制：＜﹣45dBc；相位噪声：＜﹣85dBc/Hz @1kHz。

（3）本振2锁相环为被测组件提供本振2信号。具体指标如下：频率范围：2～20 GHz，步进10 MHz；输出功率：＞13 dBm；杂散抑制：＜﹣60 dBc；谐波抑制：＜﹣45 dBc；相位噪声：＜﹣90 dBc/Hz@1kHz。

（4）本振3锁相环为被测组件提供本振3信号。具体指标如下：频率范围：500 MHz～8 GHz，步进10 MHz；输出功率：＞15 dBm；杂散抑制：＜﹣60 dBc；谐波抑制：＜﹣45 dBc；相位噪声：＜﹣95 dBc/Hz@1kHz。

（5）脉冲信号产生电路生成8路独立可控的脉冲信号，用于测试被测组件的通道切换时间、衰减响应时间等时间量。具体指标如下：脉宽：40 ns～1s，以40 ns为步进连续可调；重频：80 ns～10 s，以40 ns为步进连续可调；上升沿：≤10 ns；下降沿：≤10 ns；过冲电压：≤100 mv。

（6）标准TTL驱动电路产生32路独立可控的TTL控制码用于控制被测变频组件的通道控制码、射频校正码、中频校正码和相位校正码等。对于当前的变频组件20位TTL控制码足够使用。而本系统能提供多达48位控制码，为将来测试控制关系更复杂的变频组件提供了可能，具有较好的扩展性。

1.3 射频仪表控制

射频仪表的控制是通过LAN、GPIB或USB等仪表控制接口发送SCPI指令来实现的。射频仪表控制模块集成了各仪表控制接口的驱动程序，仪表控制用到的SCPI指令内容、响应时间和错误识别等[4]。

1.4 测试流程

以上是测试系统的三大组成部分，其测试流程如下。

（1）测试软件加载射频仪表驱动，如果加载失败则先配置仪表驱动，配置完成后重新加载，加载成功后进入下一步。

（2）调用合适的函数初始化射频仪表，初始化失败后返回上一步，成功则进入下一步。

（3）测试软件加载测试模板，如果加载失败则先配置测试模板，配置完成后重新加载，加载成功后进入下一步。

（4）加载测试项（刚开始测试时，加载第一项，后面自动加载后面的测试项直到最后一项）。

（5）测试时上位机软件通过RS232接口向控制模块发送正确的控制指令，控制模块收到指令后先进行解析然后根据指令要求正确的设置本振1～3、脉冲信号发生器和TTL驱动电路的工作状态，使被测组件处于合适的被测状态。

（6）测试时上位机软件通过仪表控制接口设置射频仪表处于正确的测试工作状态。

（7）上位机软件通过仪表控制接口读取仪表读数，进行数据拟合，计算出测试结果并将测试结果保存到数据库中。

（8）返回步骤（4），加载下一测试项，重复步骤（4）～（7），进行下一项测试，直到所有测试项都测试完成。根据模板要求生成测试报告。

2 结论

本方案采用宽带捷变频锁相环技术产生变频组件需要的本振1～3射频信号，有效替代了原有测试方案中所用的射频信号源；采用CPLD电路产生脉冲信号替代原有方案中用到的脉冲发生器，极大地降低了测试成本，省却了射频仪表的控制连线，简化了测试环境。

[1]张厥盛，等. 锁相技术[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，1998.

[2]廖承恩. 微波技术基础[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[3]高建华. 可编程仪器的标准指令（SCPI）[J]. 电子测量技术，1991（1）：48-53.

[4]孙续. 自动测试与可程控仪器[M]. 北京：电子工业出版社，1994.

Design of Auto Test System for Frequency Conversion Units

Wang Honglin Sun Ruiting

CSIC 723 Institute, Jiangsu Yangzhou 225001

The paper designs an efficient automatic test system for frequency conversion units, including the computer with software, control module and the instrument. This system uses the DDS and the PLL technology to produce the multi-independent and controllable LO to replace the signal source and to integrate the pulse generator circuit into the control module, which omits the test instrument, reduces the testing cost and simplifies the test environment.

autotest system; DDS; PLLs

TN773

A

王洪林，男，从事微波频率源技术和自动测试系统的研究。孙瑞婷，女，从事雷达与电子对抗技术的研究。