无线电测控装备质量控制方案及自动化测试技术分析

王森强

（明厦物联网科技有限公司，上海 201112）

1 无线电测控装备及系统介绍

1.1 装备简介

无线电测控装备主要应用于设备检测，其可以对系统中的飞行器进行测量、跟踪与控制，我国在一些大型国家科研项目的研究中，均会利用到此类设备。近几年，随着我国科学技术的不断发展，该设备能够对参数、波形等进行测量，同时可以实现时域与频域的深入分析，完成对电台性能特性的全面监测与分析。

1.2 系统功能

无线电测控装备是一个广泛的概念。在实际运行时，所有能利用无线电信号对目标加以控制、跟踪与测量的设备，均可被称为无线电测控装备。当前无线电测控装备系统主要分为无线电跟踪测量系统、无线电遥测遥控系统两大类型，能够追踪与测量飞行器的运动轨迹、目标特性，同时也能够对收集的信息及时记录处理。

1.3 技术应用

在实际应用中无线电跟踪测量系统的工作流程分为三大环节，分别是调制发射、接收解调、信息处理，其最终所获得的数据信息会通过计算机显示，并报送测控中心。而无线电遥测遥控系统则会对待测的参数进行采集与接收，并传送到相应的显示位置，前期所收集到的信息会通过传感器，设置成规范化的电信号[1]。

2 无线电测控装备质量的控制

2.1 方案基本建设思路

2.1.1 系统功能需求分析

基于无线电测控装备的特点，在进行方案设计时，首先要明确系统的质量控制目标。一是需要对相关装备的测试指标进行规范化处理；二是要能够便于管理部门和人员对无线电测控装备实时工况进行监测，从而为后期的维修与保养打下坚实基础；三是面对日常作业中的科研实验任务，可以对无线电测控装备进行强制性测试，从而保证其技术状态的安全稳定性；四是具备一定的辨析能力，能够对当前系统的技术状态进行评估与预测，辅助相关人员进行决策。

2.1.2 系统设计步骤分析

在进行系统的设计与建设时，一是构建相应的信息管理中心，下设一套完整的无线电测控设备子系统，便于对其进行模块化处理与操作；二是对子系统进行深度的研究与推广，依照系统整体的开发需求，保证其完整性。其中，在建设子系统时，需要应用到大量的自动化技术，既可以满足系统实时监测的工作需求，又可以提高所收集到的数据信息的精准度。另外，还要通过规范化的指标测试形式，提高软件的通用性，便于后期对数据信息的处理。

2.1.3 关键控制单元建设

依照上述设计思路可以将需要建设的关键单元分为四大部分：一是测试子系统；二是管理信息中心；三是信息客户端；四是质量控制模块。由于当前现场使用的无线电测控装配数量多且种类繁杂，因此子系统会包含多个，在设计时可以通过模块化的方式设置独立的控制系统，通过总线将其衔接，从而提高系统的完整性。

2.2 系统应用软件设计

2.2.1 子系统软件设计进行子系统软件设计时要依照使用需求。在仪器控制与数据采集方面，一定要使用规范通用的技术，同时要配有高级的开发平台，如V EE、Visual Basic、Measurement Studio等，这样在进行标准化测试时，可以进一步提高成功率。此外，还要保证测试流程的简洁性，这样便于工作人员对相关数据进行处理，同时也可以减少人工参与因素，提高系统整体的抗干扰能力。在进行数据处理的过程中，系统应保留原始数据，并允许人工进行判定结果的输入[2]。

2.2.2 管理中心设计

管理中心软件的集成程度较高，其能够精准接收各子系统的测试结果以及维护与管理信息，并依照不同的分类标准，将其存储于服务器之中，并用于对各类指标的比对。为方便工作人员决策，它还可以在系统中生成直观化的图表，其中包含装备技术的工况以及未来的故障问题发展趋势等。管理中心可以分为6大模块：数据信息接收模块、信息识别分类汇总模块、数据分类存储模块、数据查询索引模块、数据显示模块、数据输出模块。

2.2.3 应用接口的设计

应用接口的设计十分重要，其决定了数据信息能否实现标准化转化，对后期的软件持续性优化开发以及维护工作有影响。因此在设计时需要注意以下几点：一是需要将各个子系统和信息中心的耦合度降至最低；二是需要提高接口的固定性；三是保证接口的简单性与易用性，便于客户端的应用。

3 无线电自动化测试技术分析

3.1 案例背景分析

（1）测试系统的基本原理。该系统为CMU200无线电综合测试仪，其主要是参考振荡器、模拟/数字合成式射频RF信号发生器、射频RF分析仪等设备组成，适用的测试设备较广，对手机以及基站均可以进行测试。根据我国无线电综合测试仪相关检验规定显示，该设备的具体参数项目能够达到18项，性能优于传统测试仪的性能指标。该系统中的频率计主要是用来测试频率的精准度，其频率方位需要满足相应的技术指标；矢量信号发生器以及功率传感器主要用于测量接收功率，并且能够对矢量信号进行测试。

（2）在自动检定过程中，计算机是系统的控制主体，配备了相应GPIB接口卡，适用于GPIB测量软件以及高级语言接口，对多项技术指标进行自动检定，如频率准确度、功率电平准确度、相对电平准确度等。

3.2 系统具体功能

自动基础框架包括：①系统预置（标准仪器、待测仪器、退出）；②检定项目（功率电平准确度、相对电平准确度、二次谐波等）；③系统功能（报告生成与打印、预置被测仪器、厂家信息管理、标准仪器管理）；④帮助（使用帮助、关于本系统）。

3.3 具体测试方法

3.3.1 发射机测试方法

伪码调制深度检测：时统→信号入端→大功率合成器→定向耦合器（与上位机相接）→衰减器→频谱分析仪。其中码源在与伪码放大器连接后，利用信号及功率合成中间传输系统。

整机信道带宽检测：频率合成源→信号入端→大功率合成器→定向耦合器（与上位机相接）→衰减器→频谱分析仪。

X与Y码相对延时检测：码源→X、Y码→伪码放大器→示波器→外触发至X、Y码。

发射频谱检测：时统→信号入端→大功率合成器→定向耦合器（与上位机相接）→衰减器→频谱分析仪。

3.3.2 接收机测试方法

在对接收机进行测试时，包含以下六个关键测试环节：整个设备的噪声系数、环路噪声的带宽和差通道的隔离度、AGC的控制特性、多普勒频率捕获范围以及载波捕获的灵敏度。其具体的检测流程与方法可参考如下内容。

整机噪声系数检测：接收机有高频头输入与第一中放输出两部分，噪声源输入到高频头输入，而噪声系数测试仪与第一中放输出相接，最终在噪声系数测试仪中可以显示噪声源的相关信息。

环路噪声带宽检测：频率合成源与高频头输入端口相接，然后将环路工作状态进行锁定，此时在VCXO中接入低频信号调制改变其频率，将示波器调至最大功率，最后在频率点的两端寻找各自点频，其指示降值0.707倍，根据所推导出的公式进行噪声带宽的计算。

差通道隔离度检测：在主接收机高频头输入口接入频率合成源输出信号，然后再利用频谱分析仪进行FET，环形器前会获得相应的信号功率电平，在差通道FET之后，微波移相器前会获得第二个信号功率电平，最终两个电平相减所得到的数值便是差通道隔离度。

AGC控制特性检测：环路工作频率是频率合成源的输出频率，其能够控制合成源输出功率电平，然后对高频电压表指示进行观察，当其变化达到了既定数值范围后，频率合成源最终输出功率电平所产生的变化便是AGC的可控制范围，当其功率电平变化达到了60 dB时，AGC仍然可控，其电压表中的变化数值便为AGC可控制的精度。

多普频率捕获范围检测：频率合成源与高频头输入端相接，然后设置环路中心频率，对输出电平环路进行锁定，改变其上下输出频率，并观察锁定的指示灯，判断其在不同工况下的稳定捕捉状态，最终最低频率与环路中心频率之间的差额便是多普频率可捕获的范围。

载波捕获灵敏度检测：频率合成源与高频头输入端相接，输出相应的工作频率，对输出电平进行环路锁定，并断开AGC电路，缩小合成信号源输出的电平功率，接收机此时也刚好锁定。当示波器与AGC的电路指示保持一致时，此时的频率合成源输出功率减掉频率合成源与接收机高频组件电缆所产生的损失，便为其灵敏度值。

3.3.3 伺服测试方法

在进行伺服检测时主要的检测对象有两个，分别为正割补偿和暂态特性。在对正割补偿进行检测时，依照系统的测试设计框架，应对自动控制单元校正板的一端进行校正，并施加固定的直流电压值，从而测算出俯仰角0°～85°正割补偿电路输出的电压值。

在对暂态特性进行检测时，天线需要通过数引的方式作业，然后分别在方位处以及俯仰处输进1°的阶跃码子，然后再利用ACU处的校正板监测口，通过示波器对其波形进行测量，最终便可通过波形图对各类指标进行计算。

3.3.4 终端机测试方法

测试多普勒频率捕获范围。在测试过程中需要将频率合成源与锁相倍频器相衔接，然后在锁相器中心频率的两端，对合成源的输出频率进行变化控制，再将锁相倍频器锁定时捕获的最高与最低频率作为其捕获范围。

环路捕获时间与概率的检测。捕获时间为环路输入信号到锁定时间的用时，最终其检测概率为多次捕获中的一次成功时间。

B码终端采集信号误差检测。需要通过B码解码器进行操控，其所输出的秒信号可以作为触发信号，然后利用示波器，测算出秒信号的对应B码。

在进行测速与定位随机误差的检测时，需要通过终端机微机进行测算，其测速终端会与定位终端和系统相接，当终端机稳定之后，便可以得出测试结果。

3.3.5 自动信号处理与误差修正

依照前期的系统测试理论，需要对计算机所采集的数据进行深入研究，以便提高测试的速率和测量精准度。此外，在程序中探头信号以及校准因子具备了建立、查看、修改的性能，因此表中的校准因子可以利用定义频率来填写，这样依照表单内的数据信息，就可以对每一处频率的校准因子进行修正，再利用功率计便可以获得精准度更高的测量结果。同时，通过上述测试方式可以看出自动化测量系统的自动检定服务水平与效率要优于传统人工检测。

4 结束语

综上所述，随着我国科学技术的不断发展，无线电测控装备应用越来越频繁，而为能够避免其在作业的过程中出现不稳定的情况，则要做好运行事故原因的分析工作，并加强系统软件的设计工作，提高设计方案的实用性与适宜性，同时也要重视自动化测试技术的应用，从而为我国相关产业发展贡献一份应有力量。■