某电子装备指标测试方法分析及改进

龚小立 薛磊 王雄伟

摘  要：以某装备微波暗室环境指标测试为例，介绍了传统的测向精度调试方法，并在实际调试中提出改进方法，通过开发一种专用安装装置，快速完成测向精度指标测试工作，针对传统校准技术进行改进，提出新的校准方法，着重介绍了自动测试系统设计流程，解决某装备指标测试方法效率低下的问题，实践证明通过改进测试方法对装备测向精度测试是非常有意义的。

关键词：干涉仪测向;测向精度;校准;自动测试

中图分类号：TN97                     文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）02-0048-04

Abstract： Taking the environmental index test of a microwave anechoic chamber of an equipment as an example， this paper introduces the traditional DF accuracy debugging method， and puts forward the improvement methods in the actual debugging. By developing a special installation device， the DF accuracy index test work can be completed quickly. Aiming at the improvement of the traditional calibration technology， this paper puts forward new calibration methods， and focuses on introducing the design process of the automatic test system and solve the problem of low efficiency of an equipment index test method， the practice has proved that it is very meaningful for equipment DF accuracy by improving the test method.

Keywords： interferometer direction measurement; DF accuracy; calibration; automatic testing

0  引  言

电子对抗装备在进行通信对抗使用时需要精确测量敌方威胁源频率信息、信号强度和方位信息才能对威胁源目标进行告警并实施相应对抗手段，在调试生产阶段需要对电子器件参数进行整机调试及测试，使产品满足技术指标要求，达到用户要求。

对辐射源的测向精度要求是电子对抗装备的关键指标，一般是在微波暗室完成调测，由于装备生产量大，微波暗室稀少，供需不平衡影响生产效率，同时调测手段不足严重影响装备效能发挥，本文通过作者以往调测经验，结合数字制造方法，通过在微波暗室环境采用一种较为高效、准确的测试方法及装置完成辐射指向测试，降低环境及人为因素的影响，提高电子系统微波暗室辐射指向测试的效率和精度，并应用干涉仪法向校正技术提升产品性能指标，确保产品在装备作战应用中发挥最大效能。

1  指标测试原理

电子对抗系统对辐射源测向的基本原理是依据电磁波传播特性，使用测向设备测定无线电波来波方向的过程。利用测向天线系统的方向性，通过测向天线系统对不同方向到达电磁波所具有的振幅或相位响应，经接收处理机处理最终确定辐射源的方向，分为比幅测向和比相测向。

电子装备测向性能验证在实际应用场景是将装备置于标准测向场景中心位置，信号发射器在测向场地某一标定位置上发射信号，电子装备对信号进行测向，电子装备测得的辐射源方位与信号发射器同电子装备在测试场实际方位之差为测向误差，经过计算最终得出测向精度。与室外环境相比，微波暗室具有比较理想的电磁环境，它是采用吸波材料和金属屏蔽体组建的特殊房间，能避免电子产品测试时的电磁杂波干扰，提高被测的精准度和效率。

受调测环境限制，一般情况下，电子对抗装备测向精度测试是将被测电子产品安装于一个转台之上，接收固定的发射天线辐射出的信号，通过转动转台，电子装备对辐射源进行方向测试，测试结果与转台角度进行比较，得出测向误差，为了检验电子对抗装备测向性能指标，通常是在微波暗室通过对电子装备的测向精度測试来模拟产品组装完成后的远场测向能力，其测试框图如图1所示。

2  测试方法分析及改进

电子装备因其功能和作战对象的限定，只能小批量生产，在装备研制阶段设计师采用较为简单的方法在微波暗室模拟完成装备装机后的远场测向能力，指标测试流程如图2所示。

影响测向指标的因素有微波暗室型号的选择、测向距离的选定、调试测试方法等，由于装备工作频段基本固定，暗室基本指标和测向距离相对固定，本文重点从调试测试方法进行讨论。

2.1  开发专用产品布局装置

设计师对电子装备系统进行测向精度要在微波暗室完成十多个分系统数百根装机电缆与夹具的布局安装，在安装过程中因装机电缆长度限制，部分分机存在叠放的情况，容易造成质量与安全风险，测试过程中，因转台的转动容易造成电缆的拉扯及缠绕。

根据转台容量，开发电子装备形态空间布局装置将产品固有形态和实际装机电缆体积进行优化改进布局，合理利用安装体与被测产品物理形态连接关系，将接收单元同夹具置于转台之上，信号处理单元及接口单元等产品放置到暗室之外，可实现调测环境快速搭建，并减少转台工作转动带来的附带风险及电磁波反射影响。

2.2  采用新的校准技术

在完成产品安装后，需要对整机进行调试，调试质量直接影响测试效率及装备效能发挥，

调试目的是满足系统要求的测向精度，整机调试对整机系统上电后各电子器件工作后的射频传输、变频通道进行动态校准。动态校准具有测向信道自动校准能力，测向信道自动校准时间快，无视频脉冲冲击响应的采样误差，系统随时能够进行测向通道的实时校准等特点，更进一步还可以进行系统硬件的性能检测，本文从干涉仪测向体制的电子装备指标校准进行阐述。

干涉仪测向是比较设于不同空间的两个或者两个以上的天线单元所接收某一辐射源信号的相位差，从而测定辐射源所在方向，达到测向的目的，它较之比幅测向具有更高的测向精度，原理如图3所示。

如图3所示，当被测电磁波的入射方向与天线视轴偏离角为θ时，则波平面到达两天线的波程差为ΔS=Dsinθ，用相位差表示为：

从上式可以看出，在干涉仪天线间距和入射角固定的情况下，干涉仪天线阵的测向误差Δθ主要由相位测量误差以及天线和接收通道的相位不一致性误差组成。

由于器件的固有特性，接收通道之間不可避免地存在着相位不一致性，还有天线安装引起的对中误差等，会对测向精度造成很大影响，工程中主要从下列四方面来解决干涉仪测向系统误差问题：严格保证安装干涉仪阵元天线轴向基准和基线长度;天线安装孔的周围、单元间，敷设微波吸收材料或吸收涂料;干涉仪天线连同射频电缆和相应的微波元件整体安装;对干涉仪测向系统进行校码，引入一个修正值来消除测向误差。

为提升某装备微波暗室干涉仪测向指标的新校正方法是基于相位差变化率和多普勒频率变化率复合体制的干涉仪法向校正技术实现射频通道幅度及相位一致性要求，采用动态校正加静态校正技术，即在两接收天线馈源连线的中心法线上设置辐射源，向接收天线照射，记录下两个接收通道间的相位差，此时的相位差就是包含了天线阵的总的固有相位差。用总的相位差与动态相差相减，得到天线阵固有的静态相位差，产生的静态校准表是符合天线阵及连接电缆实际情况的，并将长期保持该相位值。通过电子系统内部计算生成校准表对射频通道进行相位补偿修正，进而计算出电磁波信号的方位，能降低系统测向误差，提高调测一次成功率和性能指标。

对整机调试采用动态校准和静态校准的校正方法进行仿真，结果表明，全频段、全空域的干涉仪测向精度统计值优于1.0°（r.m.s）。其中，L波段的测向精度优于2.5°（r.m.s），如图4所示。

经测试验证，采用新的校正技术进行相位校准后，某电子装备系统测向精度实验室统计值优于1.6°（r.m.s）。由此可见，通过相位校准，既可提高测向精度，也在一定程度上减轻了设备配相调试的难度。

2.3  开发自动测试系统

整机调试完毕后，测试人员通过控制信号发生器完成多频点、转台控制器多角度，同时监控显控器并记录测试结果，测试工作效率较低，不利于批量生产，在数字化制造大潮推动下，自动测试技术高速发展，开发微波暗室指标测试控制系统对提高测试自动化制造具有重要意义。

本测试系统基于VISA协议和用户定义，运用多总线混合通信技术开发的自动测试系统选用Visual Studio2010环境基于winform框架，开发语言为C，自动测试系统软件包括如下几个部分：仪器控制、串口数据监控、测试项目选择、测试项自动测试、数据显示、查询。

自动测试系统软件采用分层架构，共分为驱动层、用例层和应用层三层，如图5所示。

自动测试软件采用模块化设计思路，分为测试项目管理模块，以测试项目管理为主，包含测试项目的编号、名称，测试项目列表，以及测试项目与工序之间的关联关系等，用以管理自动测试软件所涉及的各测试项目;自动测试方法模块，基于各类测试需求开发自动测试项目模块，包含不同测试项目的测试流程、采集时间、循环过程等;基础模块，基础模块包括仪器控制模块、串口通信模块、数据分析模块、合格判据模块、数据记录模块等，完成对仪器的基本控制、与产品的数据通信、对采集数据的分析和判断、对测试结果的记录与查阅等。

过程为控制系统通过接口总线对信号源参数进行调制，根据测试需要产生不同频点信号，经微波转换装置产生辐射源信号，同时控制转台按照设定步进进行360度转动，测试系统采集电子装备测试上报结果，根据采集的参数自动调整信号发生器功率，最终完成测试数值计算及结果判定，该系统设置了转台角度限制，当完成正向360度转动后，自动进入下一频点进行逆向转动，直到完成技术指标要求的各频点测试。自动测试系统完成测试任务后，将处理后的结果通过数据总线传输到显控界面显示，测试人员只需完成任务规划与应急处理措施，自主决策人工介入的方式，实现对任务功能处理结果的评估及工作参数的调整。控制系统流程如图6所示。

3  实施实例

在电子装备微波暗室环境指标测试时，通过夹具的使用快速完成产品测试环境搭建，运用新校正技术完成整机调试后，测试人员操作自动测试系统根据技术要求完成各频点的360度方向测试，通过测试系统还可以自由控制转台的方位限制和步进，自主进行辐射源参数设置，操作界面如图7所示。

测试系统经过顾客评审，已完成了10套电子装备微波暗室环境测向指标测试，使用该系统后较手动测试提高效率达5倍以上，能有效缩短制造周期。

4  结  论

本文通过分析制约微波暗室指标测试效率的因素，提出开发专用产品布局装置，采用新校正技术和自动测试技术，对传统微波暗室环境电子产品指标测试方法进行改进，有效提升了调测效率。基于测试环境的制约和调试技术的发展，测向精度指标测试的误差消除方法还有较大的改善空间。自动测试系统采用分层、模块化设计具备良好的可扩展性和可移植性，校正方法适用于干涉仪测向体制的电子对抗装备技术，为其他同类产品的微波暗室环境装备测向精度测试方法提升提供参考。

图7  测试系统功能界面

参考文献：

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作者简介：龚小立（1984—），男，汉族，四川南充人，技师，研究方向：电子对抗技术;薛磊（1984—），男，汉族，四川绵阳人，技师，本科，研究方向：微波电子产品设计、自动测试系统开发;王雄伟（1996—），男，汉族，宁夏银川人，助理工程师，本科，研究方向：装备维修、维护技术。