1.背景介紹
雷達(dá)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(cè)試的主要對(duì)象。這些關(guān)鍵部件會(huì)對(duì)雷達(dá)的脈沖調(diào)制信號(hào)" title="調(diào)制信號(hào)">調(diào)制信號(hào)造成影響，典 型的信號(hào)惡化包含：信號(hào)過(guò)沖，定降，振鈴及脈沖的寄生調(diào)制（UMOP）等。這些現(xiàn)象都會(huì) 對(duì)整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的性能帶來(lái)很大影響。如使脈沖多普勒雷達(dá)的對(duì)消處理能力下降，目標(biāo)運(yùn)動(dòng) 速度檢測(cè)的分辨率下降，相控振雷達(dá)合成波束變形等。對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)中關(guān)鍵的射頻微波器件， 需要完整精確地測(cè)試其脈沖狀態(tài)下的傳輸/反射及其它性能指標(biāo)。
基于這些測(cè)試要求，我們?cè)贠pen Lab 開(kāi)發(fā)并建立可提供完整的脈沖調(diào)制狀態(tài)下器件參數(shù)測(cè) 試系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Agilent PNA 系列網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)，可滿足雷達(dá)系統(tǒng)和關(guān)鍵部件研發(fā)和 生產(chǎn)測(cè)試的技術(shù)要求。
2. Agilent 脈沖器件S 參數(shù)測(cè)試
PNA 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀" title="網(wǎng)絡(luò)儀">網(wǎng)絡(luò)儀測(cè)試系統(tǒng)" title="測(cè)試系統(tǒng)">測(cè)試系統(tǒng)基于Agilent PNA 高性能網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)。脈沖測(cè)試系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò) 分析儀、脈沖調(diào)制器、脈沖發(fā)生器、測(cè)試軟件等組成。網(wǎng)絡(luò)分析儀完成掃頻激勵(lì)信號(hào)合成和 被測(cè)件響應(yīng)信號(hào)的分析。脈沖調(diào)制器完成對(duì)掃頻連續(xù)波信號(hào)的脈沖調(diào)制及放大處理。而脈沖 發(fā)生器負(fù)責(zé)輸出脈沖調(diào)制信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)分析儀觸發(fā)控制信號(hào)，被測(cè)件同步控制等信號(hào)。
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圖1 Agilent 脈沖S 參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)
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PNA 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀系統(tǒng)采用靈活的組合配置方式。 針對(duì)不同類型的器件測(cè)試要求，可以在測(cè)試激勵(lì)功率，被測(cè)件控制信號(hào)等方面進(jìn)行擴(kuò)展。
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根據(jù)測(cè)試狀態(tài)和被測(cè)件性能要求，PNA 脈沖網(wǎng)絡(luò) 儀可以采用兩種不同的方法來(lái)完成對(duì)脈沖器件的 測(cè)試。這兩種方法分別是寬帶模式和窄帶模式。 寬帶模式是指網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)帶寬大于脈沖調(diào) 制信號(hào)的帶寬，能夠?qū)y(cè)試的脈沖調(diào)制信號(hào)充分 響應(yīng)，接收機(jī)在觸發(fā)控制條件下完成測(cè)試。寬帶 測(cè)試模式主要適合于較寬脈沖寬度" title="脈沖寬度">脈沖寬度的測(cè)試要求， 測(cè)試的動(dòng)態(tài)范圍與脈沖調(diào)制信號(hào)的占空比無(wú)關(guān)。 窄帶模式是指接收機(jī)帶寬小于脈沖調(diào)制信號(hào)的脈沖重復(fù)頻率，通過(guò)接收機(jī)的濾波，脈沖調(diào)制 信號(hào)被轉(zhuǎn)換為連續(xù)波信號(hào)，測(cè)試時(shí)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(cè) 試，測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍不受脈沖寬帶的限制。Agilent PNA 網(wǎng)絡(luò)儀采用專利的數(shù)字濾波處理技 術(shù)，能完成針對(duì)不同脈沖重復(fù)頻率信號(hào)的濾波處理。Agilent PNA 網(wǎng)絡(luò)儀的高靈敏度接收 機(jī)也確保了窄帶測(cè)試模式下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)試精度。
PNA 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀的主要技術(shù)特點(diǎn)是測(cè)試精度高。圖4 為PNA 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀分別采用窄帶方法完成20ns 脈寬和寬帶法測(cè)試10us 脈寬的精度說(shuō)明。
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3. 脈沖器件雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試
電路的系統(tǒng)級(jí)性能指標(biāo)測(cè)試是指將被測(cè)件置于真實(shí)工作狀態(tài)下時(shí)評(píng)估其性能。對(duì)T/R 組件 進(jìn)行雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)性能測(cè)試，根據(jù)雷達(dá)的工作體制輸入脈沖壓縮雷達(dá)信號(hào)，如線性調(diào)頻信號(hào)。 然后對(duì)T/R 組件輸出信號(hào)的功率，頻率，信噪比，調(diào)頻頻偏，調(diào)頻失真，脈沖參數(shù)進(jìn)行全 面測(cè)試。這是對(duì)T/R 組件工作性能最系統(tǒng)和最全面的分析測(cè)試。
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4．集成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
器件的測(cè)試流程在測(cè)試程序的控制下自動(dòng)完成。自動(dòng)測(cè)試程序直接運(yùn)行于PNA 網(wǎng)絡(luò)儀上， 不需要專門(mén)的測(cè)試計(jì)算機(jī)。這樣可大大提高測(cè)試效率，并方便測(cè)試人員操作?；谶@套自動(dòng) 測(cè)試系統(tǒng)，被測(cè)件的典型測(cè)試流程如下：
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5. Agilent 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)" title="自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)">自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)特點(diǎn)
Agilent 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀測(cè)試系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
1)．測(cè)試器件的種類完整
Agilent 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀測(cè)試系統(tǒng)提供對(duì)微波射頻前端關(guān)鍵部件的完整測(cè)試能力。典型測(cè)試的對(duì) 象包含：天線，放大器，T/R 組件，混頻器，接收機(jī)發(fā)射機(jī)的測(cè)試。測(cè)試的參數(shù)主要包含 傳輸反射特性的幅度和相位指標(biāo)。
2)．支持不同脈沖寬度測(cè)試要求
基于Agilent PNA 網(wǎng)絡(luò)儀的脈沖系統(tǒng)可采用寬帶和窄帶兩種方法完成被測(cè)件參數(shù)測(cè)試。寬 帶法適合于脈沖寬度為微秒級(jí)的測(cè)試要求。而PNA 網(wǎng)絡(luò)儀可利用專利的數(shù)字濾波處理技術(shù)。 可滿足脈沖寬度為20ns 的測(cè)試要求。
3)．測(cè)試精度高
PNA 網(wǎng)絡(luò)儀采用基于基波混頻處理的接收機(jī)。接收機(jī)靈敏度可達(dá)到-130dBm。這是網(wǎng)絡(luò)分 析儀測(cè)試精度的基本保證。PNA 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀在脈沖寬度為20ns 的脈沖測(cè)試條件下，相位 參數(shù)測(cè)試的軌跡噪聲可小于0.015 度。這對(duì)于T/R 組件等被測(cè)件的的精確測(cè)試是非常重要 的。另外在窄脈沖寬度的測(cè)試要求下。PNA 網(wǎng)絡(luò)儀采用窄帶接收機(jī)處理方法?？上龑拵?處理接收機(jī)帶寬引起測(cè)試精度惡化問(wèn)題。
4)．測(cè)試速度快
PNA 網(wǎng)絡(luò)儀的高性能接收機(jī)可保證精度要求前提下儀表的測(cè)試速度，PNA 網(wǎng)絡(luò)儀支持COM 的程控方式。這可大大降低自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)指令執(zhí)行的時(shí)間，提高自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效率。 另外PNA 網(wǎng)絡(luò)儀本身采用Window 操作系統(tǒng)，測(cè)試軟件可直接運(yùn)行在儀表內(nèi)部?？晒?jié)省測(cè) 試數(shù)據(jù)傳輸所化的時(shí)間。
5)．集成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使用方便
針對(duì)脈沖器件的測(cè)試，Agilent 提供脈沖器件自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。完成測(cè)試參數(shù)的設(shè)定和測(cè)試結(jié) 果統(tǒng)計(jì)。該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用開(kāi)放的系統(tǒng)配置，系統(tǒng)的激勵(lì)功率等指標(biāo)可根據(jù)被測(cè)件要求通 過(guò)外置設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。Agilent 還可為用戶提供測(cè)試系統(tǒng)的低層驅(qū)動(dòng)函數(shù)，便于用戶開(kāi)發(fā)自 己的測(cè)試系統(tǒng)。
6)．測(cè)試能力擴(kuò)展性強(qiáng)
Agilent 可提供微波矢量信號(hào)源，寬帶矢量信號(hào)分析儀，寬帶峰值功率計(jì)等測(cè)試儀表。利用 這些儀表可以使用復(fù)雜的雷達(dá)調(diào)制信號(hào)來(lái)測(cè)試被測(cè)件對(duì)信號(hào)的處理過(guò)程。例如：T/R 組件的 相位控制穩(wěn)定過(guò)程，調(diào)制質(zhì)量惡化，脈沖參數(shù)變化等。利用這些參數(shù)可以更全面地評(píng)估器件 對(duì)整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)性能的影響。
6. Agilent 脈沖網(wǎng)絡(luò)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)配置
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7.結(jié)論
Agilent 可提供系統(tǒng)的脈沖網(wǎng)絡(luò)儀測(cè)試系統(tǒng)。滿足雷達(dá)關(guān)鍵部件的測(cè)試要求。系統(tǒng)具備測(cè)試 精度高，測(cè)試速度快，使用方便等特點(diǎn)。