基于PXI總線的IFM測試系統

羅建龍，秦海峰，吳巖

（中國電子科技集團第二十九研究所,四川成都，610000）

1 IFM 接收機簡介

1.1 IFM 接收機原理

瞬時測頻（IFM）接收機為變換法測頻接收機的一種。它首先對信號進行自相關運算將頻率變換為相位，通過測量量化后的相位值實現測頻。它在頻域上是寬開的，具有高截獲概率，且可獲得高測頻精度和頻率分辨力，因此在電子情報偵察系統和電子支援偵察系統中得到廣泛應用[1]。

實現瞬時測頻的方法有很多種，根據機理，可以歸納為兩大類如圖1、2。第一類是把待測頻率信息轉化為幅度信息，或者先將頻率信息轉化為相位信息，然后轉化為幅度信息，通過測量幅度信息來映射到頻率信息，從而實現測頻。第二類是將待測信號進行采樣變成數字信息，然后通過對數據的處理、運算或者頻率信息，滿足“待測頻率-采樣量化-運算測頻”的過程，這類測頻也叫做單比特測頻[2]。

圖1 原理圖

1.2 IFM 接收機指標

IFM 接收機眾多，根據不同電子戰系統的需求，具有不同的測試指標。

本論文所研究的基于PXI 的IFM 測試系統只針對頻率適應范圍與測頻精度測試指標。

頻率適應范圍：通常指某一特定頻率，IFM 接收機對該頻率的任意制定分辨率的頻率都能測試出其頻率值（一般情況下根據頻段范圍規定測試步進，并不需要以分辨率為步進進行測試）。

圖2 原理圖

測頻精度：通常指在頻率適應范圍中規定的每一頻點的測試值與信號源輸入的頻率值之間的差值，差值不能搞過一定范圍，同時所有頻點差值的均方根也不能超過一定范圍[3]。

2 IFM 測試系統

針對IFM 頻率適應范圍以及測頻精度的測試，系統系統主要包括提供供電的電源單元，提供射頻信號的激勵單元，提供頻率數字信號的采集單元，以及整個系統邏輯控制的主控單元。IFM 測試系統框架如圖3 所示。

圖3 IFM 測試系統框架

主控單元主要：提供各PXI 功能板卡插槽的PXI 機箱以及能夠搭載Labview 開發環境的控制器。

電源單元：供電電壓范圍-30V~30V， 3 路電壓同時供電，供電允許誤差范圍為電壓值±5%，模塊工作電流各電壓下均小于0.5A。

數據采集單元：15 位離散TTL，相應時間小于0.05s（基于2~18GHz 最寬頻段，1MHz 分辨率的IFM 接收機來選擇。2~18GHz 頻段，1MHz 分辨力對應頻率碼數量為16000，對應的最少離散線數量為14（2^14 =16384），CP 占用1 根離散線，所以數據采集單元需要提供的最少DIO 數量為15 位。為了提高IFM 接收機的測試效率，每個測試頻點的切換時間需要降低到0.05s，所以對應的數據采集單元的數據響應時間也需要小于0.05s）。

激勵單元： 0.5GHz~18GHz 的頻率范圍，3us~20ms/ 0.1us~1ms 的重頻/脈寬范圍，頻率精度需要優于0.1MHz，重頻分辨率優于0.1us，脈寬精度優于0.01us。

3 PXI 總線系統集成

3.1 硬件集成

3.1.1 主控單元

由于電源單元，激勵單元以及采集單元所要用到的PXI板卡可能會有PXI 和PXIe 兩種接口，而且考慮到未來該測試系統的擴展性，所以考慮提供18 個接口的 NI PXIe-1085 機箱，控制器采用中等配置的控制器NI PXIe-8135。

3.1.2 電源單元

根據電源單元的需求，目前沒有單獨的PXI 板卡滿足，所以只能考慮使用多個PXI 板卡組合完成。NI PXIe-4112 板卡提供2 通道，每通道60V/1A 的電源輸出，通過2 塊NI PXIe-4112 板卡組合即可輸出4 路60V/1A 的電源輸出，滿足電源單元的需求，所以考慮使用2 塊NI PXIe-4112 板卡組成電源單元。

3.1.3 數據采集單元

根據數據采集單元的TTL 離線接口數量以及響應時間的需求，NI PXI-6509 可以滿足需求。NI PXI-6509 總共提供96 路TTL IO 接口，每8 位IO 接口一組可以分別單獨編程控制，同時該模塊的響應時間可以達到1ms，滿足數據采集單元的需求。

3.1.4 激勵單元

根據激勵單元提供0.5GHz~18GHz 范圍、1MHz 精度的頻率，3us~20ms/0.1us~1ms 范圍、1us/0.1us 精度的重頻/脈寬，PXI 產品中的NI PXIe-5654 和NI PXIe-5696 組合成的快速切換RF 信號生成器可以滿足要求。

3.1.5 硬件集成

根據IFM 測試系統功能單元需求，選用1 個NI PXIe-1085 機箱和1 個NI PXIe-8135 控制器作為主控單元，選用2塊NI PXIe-4112 板卡作為電源單元，選用NI PXI-6509 作為采集單元，選用NI PXIe-5654 和NI PXIe-5696 組合成的快速切換RF 信號生成器作為激勵單元，硬件清單如表1 所示。

表1 硬件清單

3.2 軟件集成

基于PXI 的IFM 測試系統軟件主要配合基于PXI 的IFM測試系統硬件完成多種IFM 接收機的測試，主要包含根據不同IFM 產品配置測試參數，測試過程執行，測試過程監控，測試狀態顯示，測試結果分析，測試結果顯示等功能。整體測試軟件框架如圖4 所示。

圖4 整體測試軟件框架

4 結束語

基于PXI 的IFM 測試系統替代了以往由傳統臺式工控機、臺式信號源、臺式電源與定制TTL 轉換板卡組成的測試系統，系統價格及便攜性都得到了有效提升。同時該測試系統是典型的平臺產品，可以通過簡單的改造，就能變為其它產品的測試系統，具有極強的擴展性。