线阵插件常温测试系统的搭建

马勇　谭红芳　肖韵

摘要 线阵插件作为相控阵天线重要组件，它的测试指标是工程师们尤其关心的重点。线阵插件数量庞大、种类多样、测试项目繁多，测试时间长，人工测试不能满足批量检测的需要。据此，本文设计了专用的测试工装，以Visual C++为软件平台，利用GPIB接口总线实现工控机与测试仪器间的通讯，搭建了线阵插件常温测试系统。该系统能实现线阵插件的批量测试。该系统实现了通路校准数据管理、测试数据可视化、表格化，实现了线阵插件自动化测试，大大提高了工作效率。

关键词线 阵插件；自动测试系统

中图分类号 TN82 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）13—0060—03

相控阵天线是目前许多军事雷达或卫星应用的主要天线方式，在雷达和卫星通信领域中占有重要地位。而线阵插件作为相控阵天线的重要组件之一，它的技术指标好坏，将直接关系到整个相控阵天线的效能优劣。线阵插件的研制、生产、维护这一整个生命周期始终贯穿着技术指标的测试。

线阵插件种类多样，尺寸大小各有不同，数量庞大，需测试的项目繁多，测试接口均为波导。采用人工测试，需要频繁更换转接头及电缆，费时耗力。为此，研制一个自动测试系统迫在眉捷。

线阵插件的测试需要在特定的近似无回波环境和电磁屏蔽下进行，本文设计了专用的测试工装（由屏蔽暗箱和辐射信号接收装置组成），适合特定5种线阵插件的装载和定位。本文通过分析研究，组建了线阵插件常温测试系统，能自动完成线阵插件的指标测试。

1总体方案设计

线阵插件常温测试系统的总体设计目的是构建适用于5种线阵插件的自动测试系统。为满足5类线阵插件的装载、定位，经过大量实验分析，设计出了专用的测试工装，能满足这5类线阵插件在特定近似无回波环境和电磁屏蔽环境下的装载、测试。

该测试系统基于VisualC++开发平台，以PXI控制器为“中枢心脏”，负责向测试仪器、毫米波测试工装发送控制信号，并与它们通讯，接收仪器及毫米波测试工装发回的信息，做出判断后，送给一体化显示器，达到数据显示、报错的目的。此系统能自动完成以下技术指标的测试：波导口驻波比、增益、功率、幅相特性等，可实现测试参数可视化、测试数据表格化。

自动测试系统由专用测试工装（由屏蔽暗箱和辐射信号接收装置组成）、PXI机箱、一体化显示器、带GPIB总线的毫米波台式仪器构成，如图1所示。

2关键技术

本系统的关键技术在于测试工装的设计。测试工装由屏蔽暗箱和辐射信号接收装置组成。

2.1测试工装总体结构

测试工装放置在一个长方体的箱体内，该箱体具备屏蔽微波及接收喇叭的二维移动机构。总体外观如图2所示。

工装主要由插件固定装置、二维移动结机构及屏蔽暗箱组成。

插件固定装置，用于安装线阵插件上的天线单元；为确保天线单元发射不受到金属的影响，将二维移动机构单独放置在一个箱体内，箱体外部贴附吸波材料。屏蔽暗箱主要用于辐射无线电骚扰（EMI）和辐射敏感度（EMS）测量的密闭屏蔽室。屏蔽室由屏蔽壳体、屏蔽门、通风波导窗及各种电源滤波器等组成。屏蔽壳体采用焊接式结构。吸波材料由工作频率范围在30MHz～1000MHz的单层铁氧体片，以及锥形含碳海绵吸波材料构成，锥形含碳海绵吸波材料是由聚氨脂泡沫塑料在碳胶溶液中渗透而成，具有较好的阻燃特性。同时二维移动机构的控制通过屏蔽暗箱上的连接器来实现，最大限度地减少电磁辐射对天线的影响，如图3所示。

2.1.1二维移动机构

要求喇叭天线可以精确对逐一对准被测天线，根据要求设计的二维移动机构由两个独立的运动轴来控制，实现横向和纵向的移动，同时通过合理的布局、设计，使得机构的空间达到很小。同时通过精确的运动控制，可以实现±0.05mm以内的位置控制，喇叭天线可以做到准确地对准各通道辐射天线。具体结构如图4所示。

纵向移动机构实现喇叭天线的上下移动，可以方便地对两组天线单元进行。

测试；运动导轨选用工程塑料导轨，一方面可减少对测试的影响，另一方面该导轨可预紧，即可实现精确的导向，也具有非常高的耐磨性；小型的步进电机配以高精度的丝杠传动，实现了高精度运动控制，同时为防止步进电机的丢步，我们设计有位置反馈系统，通过光栅尺来实现闭环控制，实现高精度位移控制。具体结构如图5所示。

横向移动机构实现喇叭天线的左右移动，可以方便地对天线单元进行精确定位测试；运动导轨选用工程塑料导轨，一方面可减少对测试的影响，另一方面该导轨可预紧，即可实现精确的导向，也具有非常高的耐磨性；小型的步进电机配以高精度的丝杠传动，实现了高精度运动控制，实现了高精度运动控制，同时为防止步进电机的丢步，我们设计有位置反馈系统，通过光栅尺来实现闭环反馈，实现高精度位移控制。安装微小型的拖链可将控制系统的线缆和喇叭天线的线缆连接至箱体外部进行控制，具体结构如图6所示。

2.1.2二维移动控制系统

控制系统由PXI控制器、运动控制系统、驱动系统、安全保护装置等组成。可以设置运动模式，位置和速率等运动模式。

2.2测试工装接口设计

为实现天线单元的测试，需要对天线进行供电，我们选用程控电源，方便对不同类天线进行测试。同时为方便移动台的控制和连接，在箱体外部设计有连接器。

2.3测试工装控制系统软件设计

系统启动后，系统进行初始化，同时对运动控制部分。运动控制部分，通过参数配置读取系统默认配置参数包括速度、加速度、软件限制等参数，进行参数设置，通过RS485通讯将位置和状态信息传给上位机并等待上位机控制命令，运动控制程序获取到控制命令后，根据参数配置，控制机构运动，监控显示程序收到软件限位等信息后，通知运动控制程序控制机构停止运动，急停和硬件限位会直接切断主电源停止机构运動。

3结论

线阵插件自动测试系统能够满足批量自动化测试的需求、实现生产线测试，减轻人员工作量，能大大提高工作效率和测试的可靠性、准确性，适用性强。endprint