某電子裝備指標測試方法分析及改進

龔小立?薛磊?王雄偉

摘? 要：以某裝備微波暗室環境指標測試為例，介紹了傳統的測向精度調試方法，并在實際調試中提出改進方法，通過開發一種專用安裝裝置，快速完成測向精度指標測試工作，針對傳統校準技術進行改進，提出新的校準方法，著重介紹了自動測試系統設計流程，解決某裝備指標測試方法效率低下的問題，實踐證明通過改進測試方法對裝備測向精度測試是非常有意義的。

關鍵詞：干涉儀測向;測向精度;校準;自動測試

中圖分類號：TN97? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：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

電子對抗裝備在進行通信對抗使用時需要精確測量敵方威脅源頻率信息、信號強度和方位信息才能對威脅源目標進行告警并實施相應對抗手段，在調試生產階段需要對電子器件參數進行整機調試及測試，使產品滿足技術指標要求，達到用戶要求。

對輻射源的測向精度要求是電子對抗裝備的關鍵指標，一般是在微波暗室完成調測，由于裝備生產量大，微波暗室稀少，供需不平衡影響生產效率，同時調測手段不足嚴重影響裝備效能發揮，本文通過作者以往調測經驗，結合數字制造方法，通過在微波暗室環境采用一種較為高效、準確的測試方法及裝置完成輻射指向測試，降低環境及人為因素的影響，提高電子系統微波暗室輻射指向測試的效率和精度，并應用干涉儀法向校正技術提升產品性能指標，確保產品在裝備作戰應用中發揮最大效能。

1? 指標測試原理

電子對抗系統對輻射源測向的基本原理是依據電磁波傳播特性，使用測向設備測定無線電波來波方向的過程。利用測向天線系統的方向性，通過測向天線系統對不同方向到達電磁波所具有的振幅或相位響應，經接收處理機處理最終確定輻射源的方向，分為比幅測向和比相測向。

電子裝備測向性能驗證在實際應用場景是將裝備置于標準測向場景中心位置，信號發射器在測向場地某一標定位置上發射信號，電子裝備對信號進行測向，電子裝備測得的輻射源方位與信號發射器同電子裝備在測試場實際方位之差為測向誤差，經過計算最終得出測向精度。與室外環境相比，微波暗室具有比較理想的電磁環境，它是采用吸波材料和金屬屏蔽體組建的特殊房間，能避免電子產品測試時的電磁雜波干擾，提高被測的精準度和效率。

受調測環境限制，一般情況下，電子對抗裝備測向精度測試是將被測電子產品安裝于一個轉臺之上，接收固定的發射天線輻射出的信號，通過轉動轉臺，電子裝備對輻射源進行方向測試，測試結果與轉臺角度進行比較，得出測向誤差，為了檢驗電子對抗裝備測向性能指標，通常是在微波暗室通過對電子裝備的測向精度測試來模擬產品組裝完成后的遠場測向能力，其測試框圖如圖1所示。

2? 測試方法分析及改進

電子裝備因其功能和作戰對象的限定，只能小批量生產，在裝備研制階段設計師采用較為簡單的方法在微波暗室模擬完成裝備裝機后的遠場測向能力，指標測試流程如圖2所示。

影響測向指標的因素有微波暗室型號的選擇、測向距離的選定、調試測試方法等，由于裝備工作頻段基本固定，暗室基本指標和測向距離相對固定，本文重點從調試測試方法進行討論。

2.1? 開發專用產品布局裝置

設計師對電子裝備系統進行測向精度要在微波暗室完成十多個分系統數百根裝機電纜與夾具的布局安裝，在安裝過程中因裝機電纜長度限制，部分分機存在疊放的情況，容易造成質量與安全風險，測試過程中，因轉臺的轉動容易造成電纜的拉扯及纏繞。

根據轉臺容量，開發電子裝備形態空間布局裝置將產品固有形態和實際裝機電纜體積進行優化改進布局，合理利用安裝體與被測產品物理形態連接關系，將接收單元同夾具置于轉臺之上，信號處理單元及接口單元等產品放置到暗室之外，可實現調測環境快速搭建，并減少轉臺工作轉動帶來的附帶風險及電磁波反射影響。

2.2? 采用新的校準技術

在完成產品安裝后，需要對整機進行調試，調試質量直接影響測試效率及裝備效能發揮，

調試目的是滿足系統要求的測向精度，整機調試對整機系統上電后各電子器件工作后的射頻傳輸、變頻通道進行動態校準。動態校準具有測向信道自動校準能力，測向信道自動校準時間快，無視頻脈沖沖擊響應的采樣誤差，系統隨時能夠進行測向通道的實時校準等特點，更進一步還可以進行系統硬件的性能檢測，本文從干涉儀測向體制的電子裝備指標校準進行闡述。

干涉儀測向是比較設于不同空間的兩個或者兩個以上的天線單元所接收某一輻射源信號的相位差，從而測定輻射源所在方向，達到測向的目的，它較之比幅測向具有更高的測向精度，原理如圖3所示。

如圖3所示，當被測電磁波的入射方向與天線視軸偏離角為θ時，則波平面到達兩天線的波程差為ΔS=Dsinθ，用相位差表示為：

從上式可以看出，在干涉儀天線間距和入射角固定的情況下，干涉儀天線陣的測向誤差Δθ主要由相位測量誤差以及天線和接收通道的相位不一致性誤差組成。

由于器件的固有特性，接收通道之間不可避免地存在著相位不一致性，還有天線安裝引起的對中誤差等，會對測向精度造成很大影響，工程中主要從下列四方面來解決干涉儀測向系統誤差問題：嚴格保證安裝干涉儀陣元天線軸向基準和基線長度;天線安裝孔的周圍、單元間，敷設微波吸收材料或吸收涂料;干涉儀天線連同射頻電纜和相應的微波元件整體安裝;對干涉儀測向系統進行校碼，引入一個修正值來消除測向誤差。

為提升某裝備微波暗室干涉儀測向指標的新校正方法是基于相位差變化率和多普勒頻率變化率復合體制的干涉儀法向校正技術實現射頻通道幅度及相位一致性要求，采用動態校正加靜態校正技術，即在兩接收天線饋源連線的中心法線上設置輻射源，向接收天線照射，記錄下兩個接收通道間的相位差，此時的相位差就是包含了天線陣的總的固有相位差。用總的相位差與動態相差相減，得到天線陣固有的靜態相位差，產生的靜態校準表是符合天線陣及連接電纜實際情況的，并將長期保持該相位值。通過電子系統內部計算生成校準表對射頻通道進行相位補償修正，進而計算出電磁波信號的方位，能降低系統測向誤差，提高調測一次成功率和性能指標。

對整機調試采用動態校準和靜態校準的校正方法進行仿真，結果表明，全頻段、全空域的干涉儀測向精度統計值優于1.0°（r.m.s）。其中，L波段的測向精度優于2.5°（r.m.s），如圖4所示。

經測試驗證，采用新的校正技術進行相位校準后，某電子裝備系統測向精度實驗室統計值優于1.6°（r.m.s）。由此可見，通過相位校準，既可提高測向精度，也在一定程度上減輕了設備配相調試的難度。

2.3? 開發自動測試系統

整機調試完畢后，測試人員通過控制信號發生器完成多頻點、轉臺控制器多角度，同時監控顯控器并記錄測試結果，測試工作效率較低，不利于批量生產，在數字化制造大潮推動下，自動測試技術高速發展，開發微波暗室指標測試控制系統對提高測試自動化制造具有重要意義。

本測試系統基于VISA協議和用戶定義，運用多總線混合通信技術開發的自動測試系統選用Visual Studio2010環境基于winform框架，開發語言為C，自動測試系統軟件包括如下幾個部分：儀器控制、串口數據監控、測試項目選擇、測試項自動測試、數據顯示、查詢。

自動測試系統軟件采用分層架構，共分為驅動層、用例層和應用層三層，如圖5所示。

自動測試軟件采用模塊化設計思路，分為測試項目管理模塊，以測試項目管理為主，包含測試項目的編號、名稱，測試項目列表，以及測試項目與工序之間的關聯關系等，用以管理自動測試軟件所涉及的各測試項目;自動測試方法模塊，基于各類測試需求開發自動測試項目模塊，包含不同測試項目的測試流程、采集時間、循環過程等;基礎模塊，基礎模塊包括儀器控制模塊、串口通信模塊、數據分析模塊、合格判據模塊、數據記錄模塊等，完成對儀器的基本控制、與產品的數據通信、對采集數據的分析和判斷、對測試結果的記錄與查閱等。

過程為控制系統通過接口總線對信號源參數進行調制，根據測試需要產生不同頻點信號，經微波轉換裝置產生輻射源信號，同時控制轉臺按照設定步進進行360度轉動，測試系統采集電子裝備測試上報結果，根據采集的參數自動調整信號發生器功率，最終完成測試數值計算及結果判定，該系統設置了轉臺角度限制，當完成正向360度轉動后，自動進入下一頻點進行逆向轉動，直到完成技術指標要求的各頻點測試。自動測試系統完成測試任務后，將處理后的結果通過數據總線傳輸到顯控界面顯示，測試人員只需完成任務規劃與應急處理措施，自主決策人工介入的方式，實現對任務功能處理結果的評估及工作參數的調整?？刂葡到y流程如圖6所示。

3? 實施實例

在電子裝備微波暗室環境指標測試時，通過夾具的使用快速完成產品測試環境搭建，運用新校正技術完成整機調試后，測試人員操作自動測試系統根據技術要求完成各頻點的360度方向測試，通過測試系統還可以自由控制轉臺的方位限制和步進，自主進行輻射源參數設置，操作界面如圖7所示。

測試系統經過顧客評審，已完成了10套電子裝備微波暗室環境測向指標測試，使用該系統后較手動測試提高效率達5倍以上，能有效縮短制造周期。

4? 結? 論

本文通過分析制約微波暗室指標測試效率的因素，提出開發專用產品布局裝置，采用新校正技術和自動測試技術，對傳統微波暗室環境電子產品指標測試方法進行改進，有效提升了調測效率?；跍y試環境的制約和調試技術的發展，測向精度指標測試的誤差消除方法還有較大的改善空間。自動測試系統采用分層、模塊化設計具備良好的可擴展性和可移植性，校正方法適用于干涉儀測向體制的電子對抗裝備技術，為其他同類產品的微波暗室環境裝備測向精度測試方法提升提供參考。

圖7? 測試系統功能界面

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作者簡介：龔小立（1984—），男，漢族，四川南充人，技師，研究方向：電子對抗技術;薛磊（1984—），男，漢族，四川綿陽人，技師，本科，研究方向：微波電子產品設計、自動測試系統開發;王雄偉（1996—），男，漢族，寧夏銀川人，助理工程師，本科，研究方向：裝備維修、維護技術。