某型飛機TR組件測試研究

田增　王高社

摘 要：本文針對某型飛機的T/R組件，對其中發(fā)射通道和接收通道進行測試，將故障定位隔離修理，以達到精修深修的目的。

關(guān)鍵詞：T/R組件；GPIB；PCI

中圖分類號：TP336 文獻標識碼：A

1.概述

實現(xiàn)有源相控陣雷達的關(guān)鍵在于其有源相控陣列天線，而T/R組件是相控陣列天線最關(guān)鍵的部件。一個T/R組件相當于雷達的射頻前端，集高頻、低頻、大信號、小信號、數(shù)字與模擬為一體的設(shè)備。高功率、高精度、體積小、重量輕、成本低廉、制造工藝簡單，適合批量生產(chǎn)是機載相控陣雷達對T/R組件的最根本的要求。

2. T/R組件的基本結(jié)構(gòu)

T/R組件主要由功放、低噪聲放大、移相器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成，原理框圖如圖1所示。

3.測試系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

T/R組件測試系統(tǒng)的硬件主要是由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、脈沖信號源、噪聲測試儀、功率計、直流電源、測試適配器和控制計算機等組成。其組成框圖如圖2所示。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對T/R組件的接收通道增益、相位、移相特性、衰減特性、開關(guān)隔離度，發(fā)射通道移相特性等指標的測試；噪聲測試儀主要完成T/R組件接收通道道的噪聲系統(tǒng)測試；脈沖信號源主要為發(fā)射通道測試時T/R組件與測試儀表之間的同步；功率計主要完成T/R組件的發(fā)射通道功率和頂降等指標的測試；控制器通過PCI總線在計算機控制下發(fā)出相應(yīng)的控制信號來現(xiàn)T/R組件工作狀態(tài)、衰減器的衰減量和移相器的相移量設(shè)置，完成相應(yīng)指標的測試。

微波高功率條件下的測試是本系統(tǒng)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。T/R組件的輸入需要將近1dB左右的激勵功率，為實現(xiàn)測試，可在信號源和被測件之間插入放大器。同時，為保護放大器必須在放大器輸出端連接性能良好的隔離器。為測試輸入端口的駐波，采用雙定向耦合器的方案，校準時采用短路器和開路器進行。T/RU的輸出功率有幾百瓦，遠超過測試儀器所能承受的范圍，可以先用溫度系數(shù)較好的大功率衰減器進行衰減再進行測試。大功率衰減器需要保持良好的通風(fēng)。

3.1.1 發(fā)射通道指標測試

T/R組件發(fā)射通道測試指標主要有發(fā)射通道功率、發(fā)射通道頂降，發(fā)射通道初相和移相精度等。T/R組件發(fā)射通道功率和頂降/初相和移相精度測試測試框圖如圖3所示。

3.1.2 接收通道指標測試

T/R組件接收通道主要測試接收通道增益、初相、移相特性、衰減特性、開關(guān)隔離度、噪聲系數(shù)等技術(shù)指標。

T/R組件接收通道測試框圖如圖4所示。

3.2 測試系統(tǒng)軟件方案

硬件系統(tǒng)確定后，就可以通過軟件實現(xiàn)各種測試功能，眾所周知，軟件在自動測試系統(tǒng)中占有很重要的位置。在T/R修理測試過程中，自動測試軟件是實現(xiàn)維修測試整個過程中指揮控制的靈魂，它通過儀表的GPIB接口、PCI總線等，對系統(tǒng)進行初始化，發(fā)出各種儀表、T/R組件狀態(tài)控制等操作命令，同時接收系統(tǒng)中各個儀表的返回信息，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，從而快速地完成T/R組件的自動測試，顯示并保存測試結(jié)果。自動測試軟件框架，如圖5所示。

操作系統(tǒng)：Windows XP；

軟件平臺：VB6.0；

數(shù)據(jù)庫平臺：Excel 2003；

測試結(jié)果輸出形式：Excel 2003。

3.2.1 T/R組件測試流程設(shè)計

T/R組件自動測試具體流程如圖6所示。所有的測試項目均分步驟測試，根據(jù)需要操作選擇所需的測試項目，同時測試過程可隨時終止，可變更參數(shù)對被測件進行設(shè)置，實現(xiàn)有針對性的測試。

3.2.2 軟件實現(xiàn)

（1）儀表控制

本系統(tǒng)使用的是Agilent公司的GPIB卡實現(xiàn)通信，在VB編程環(huán)境中，通過調(diào)用GPIB32.dll動態(tài)連接庫使用其內(nèi)部函數(shù)完成通信。GPIB主要函數(shù)詳細說明如下：

Send（Board_Index，evice_Address，Data_Buffer，Byte_Count，EOT_Mode）

用途：向儀器寫數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)采集

本系統(tǒng)選用研華公司產(chǎn)的PCI-1751數(shù)據(jù)采集卡。PCI-1751為48路的數(shù)字I/O模塊，其輸出TTL電平，為了使用方便，48路信號分為6組，每組8路。它有自己的驅(qū)動程序和說明書，軟件控制參考驅(qū)動程序。

4.測試誤差修正技術(shù)

T/R組件測試利用信號轉(zhuǎn)接中樞實現(xiàn)被測件與多種測試儀器連接，但由于在微波通路采用了電纜、轉(zhuǎn)接器、微波開關(guān)和放大器等部件，帶來了測量儀器端口與被測件間的失配與插損。測試誤差的引入影響到對被測模塊各項性能的評估，會造成誤判，因此必須采用合理的校準方法和誤差修正技術(shù)。在測試系統(tǒng)存在的各類參數(shù)測試誤差，分析其來源，建立數(shù)學(xué)模型，改進傳統(tǒng)的系統(tǒng)校準方法，修正系統(tǒng)誤差，減小隨機誤差，達到測試結(jié)果的真實可靠。

對功率測量修正時，主要需考慮系統(tǒng)損耗、功率計的線性、相關(guān)器件的溫度特性、不同的被測件端口駐波以及其他影響功率測試的因素，可通過大功率測試試驗驗證及不確定度分析，解決在不同功率不同匹配條件下大功率測試難題，分析現(xiàn)有測試方法產(chǎn)生測試誤差的原因，為改進大功率測試方法和誤差修正提供依據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，確定可信的校準方法，對測試結(jié)果進行軟件修正，提高微波功率模塊絕對功率測試的可信度，達到正確測量的目的。

結(jié)語

本文主要探討了T/R組件在修理過程中自動測試的方法，該測試系統(tǒng)也在實際修理中得到應(yīng)用，能將故障定位到器件級，提高了故障排除率，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，方案設(shè)計合理，而且可靠，實用性強，測試效率高。

參考文獻

[1]張光義，趙玉潔.相控陣雷達技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.