T/R组件波束控制测试方案设计

　　4设计实例

　　实验中，预设输入信号通道16位，频率范围为0~40MHz，输入电平范围为-5~8V可调，输出信号通道64位可选，这些能满足大部分常规波控电路的测试要求。

　　4.1驱动电路

　　驱动电路选用Intersil公司的EL7457，该电路最大驱动能力可达到2A，4路输入4路输出，最高频率可达到40MHz，输出高电平范围为-2~16.5V，输出低电平范围为-5~8V，完全满足常规波控电路输入要求。驱动电路原理如图4所示，其中，R1~R4是串接的小电阻，用于减小输出波形过冲，L和H为设置的输出高、低电平值，这样设计的好处是输入高、低电平可调，且不影响输入时序。

　　图4驱动电路原理

　　4.2比较器

　　比较器选用Maxim公司推出的一款高速、低压差比较器MAX901，可以双电源供电，也可以单电源供电，输出电压可以根据用户要求进行设置。电路外围设计如图5所示。CHV为比较电压设置，CH1~CH4为被测器件输出端口，FCH1~FCH4为FPGA接收端口。通过设置MAX901比较电压，可以测试器件不同电压输出时的逻辑功能。D1~D4的作用是指示，方便调试。

　　图5比较器电路原理

　　4.3可编程部分

　　可编程器件选用Xilinx的一款低端产品XC3S50AN，这是因为测试中仅利用丰富的IO资源和向量存储，没有太高的要求，选用低端产品就足够了。图6所示为JTAG的配置，用于FPGA程序下载。电源模块电路原理如图7所示，只需两种电源，内核为1.2V，辅助电压及端口电压设置成3.3V.

　　图6 JTAG配置

　　图7电源模块电路原理

　　时序仿真可以采用两个可编程器件，一个用于数据发送及开关控制，另一个用于数据接收及功能判断。图8所示为数据发送FPGA的仿真波形，S为FPGA输出开关控制信号;delay_sn，delay_clk，delay_clr三个信号为开关控制输入信号，实现将串行数据并行输出;P为FPGA输出给被测器件的信号，由dutin_r，dutin_s，dutin_clk，dutin_clr，IN控制输入。可以看出，用FPGA产生时序是比较理想的选择。

　　图8输入时序仿真

　　图9所示为数据接收FPGA仿真波形。CH接收存储被测器件逻辑值，datain，dataclk，address用于设置理想逻辑值。PASS，FAIL为输出状态指示。

　　图9功能判断仿真

　　4.4测试结果

　　图10所示为按本文方案制作的波控电路测试系统照片。左上图为两个FPGA，一个用于数据发送，一个用于数据接收判断;右上图为系统电源模块，下图为系统组合。该系统可实现16位以内输入，64位以内输出的常规波束控制电路的全参数测试。表2列出一款32位T/R组件波束控制电路实测结果。其中，比较器的比较电平设置为4.8V和0.2V，因此，输出高电平≥4.8V，低电平≤0.2V.

　　图10波控电路测试系统实物照片

　　表2测试结果

　　5结论

　　波束控制电路专用性强，输入输出接口较多，时序严格，逻辑功能复杂，其测试较为复杂。本文提出一种测试方案。该方案简单，易于实现，充分利用FPGA丰富的IO资源及可编程特点，很好地解决了波束控制电路测试中的难点。同时，该方法易于实现常规波控电路测试系统的通用性，仅仅需要定义好测试系统转接部分的输入接口，以及编写不同的发送和接收程序，便可实现常规波控电路的通用性。