构建高精度脉冲器件自动测试系统

前言
雷达的微波射频系统主要包括混频器、滤波器、放大器、天线等部分。其中放大器、混频器、T/R组件为脉冲器件测试的主要对象。这些关键部件会对雷达的脉冲调制信号造成影响，典型的信号恶化包含：信号过冲、定降、振铃及脉冲的寄生调制（UMOP）等。这些现象都会对整个雷达系统的性能带来很大影响。如使脉冲多普勒雷达的对消处理能力下降、目标运动速度检测的分辨率下降、相控振雷达合成波束变形等。对雷达系统中关键的射频微波器件，需要完整精确地测试其脉冲状态下的传输/反射及其他性能指标。

本文介绍的脉冲器件自动测试系统，可以满足上述测试要求，该系统基于Agilent PNA系列网络分析仪实现，可满足雷达系统和关键部件研发和生产测试的技术要求。该系统于2006年1月在Agilent Open Lab开发并建立。

脉冲器件S参数测试
PNA脉冲网络仪测试系统基于Agilent PNA高性能网络分析仪实现。脉冲测试系统由网络分析仪、脉冲调制器、脉冲发生器、测试软件等组成。网络分析仪完成扫频激励信号合成和被测件响应信号的分析。脉冲调制器完成对扫频连续波信号的脉冲调制及放大处理。而脉冲发生器负责输出脉冲调制信号、网络分析仪触发控制信号、被测件同步控制等信号。

图1 Agilent脉冲S参数测试系统

PNA脉冲网络仪系统采用灵活的组合配置方式。针对不同类型的器件测试要求，可以在测试激励功率，被测件控制信号等方面进行扩展。

根据测试状态和被测件性能要求，PNA脉冲网络仪可以采用两种不同的方法来完成对脉冲器件的测试。这两种方法分别是宽带模式和窄带模式（见表1所示）。宽带模式是指网络分析仪接收机带宽大于脉冲调制信号的带宽，能够对测试的脉冲调制信号充分响应，接收机在触发控制条件下完成测试。宽带测试模式主要适合于较宽脉冲宽度的测试要求，测试的动态范围与脉冲调制信号的占空比无关。窄带模式是指接收机带宽小于脉冲调制信号的脉冲重复频率，通过接收机的滤波，脉冲调制信号被转换为连续波信号，测试时不需要触发的控制。窄带模式适合于窄脉冲宽度状态的测试，测试动态范围不受脉冲宽带的限制。Agilent PNA网络仪采用专有的数字滤波处理技术，能完成针对不同脉冲重复频率信号的滤波处理。Agilent PNA网络仪的高灵敏度接收机也确保了窄带测试模式下系统的动态范围和测试精度。

图2 脉冲网络仪的宽带测试模式

图3 脉冲网络仪的窄带测试模式

PNA脉冲网络仪的主要技术特点是测试精度高。图4为PNA脉冲网络仪分别采用窄带方法完成20ns脉宽和宽带法测试10μs脉宽的精度说明。

图4 Agilent PNA脉冲网络仪的测试精度

脉冲器件雷达系统参数测试
电路的系统级性能指标测试是指将被测件置于真实工作状态下时评估其性能。对T/R组件进行雷达系统级性能测试，根据雷达的工作体制输入脉冲压缩雷达信号，如线性调频信号。然后对T/R组件输出信号的功率、频率、信噪比、调频频偏、调频失真、脉冲参数进行全面测试。这是对T/R组件工作性能最系统和最全面的分析测试。

图5 T/R组件相位控制过程分析

图6 微波器件的雷达系统级参数测试解决方案