高速數(shù)據(jù)采集卡在雷達(dá)測試中的應(yīng)用

雷達(dá)性能指標(biāo)是雷達(dá)是否處于最佳工作狀態(tài)的主要手段，它的標(biāo)準(zhǔn)如何將直接影響到雷達(dá)效能的發(fā)揮。為此，對雷達(dá)的主要性能指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行必要的測試。

傳統(tǒng)的測試方法是利用隨機(jī)配發(fā)的測試儀器進(jìn)行，由于這些儀器是相互獨(dú)立的臺式儀器，且功能單一，通用性較差，在測試過程中對信號的處理主要是以模擬信號為主，測試步驟復(fù)雜，人為因素影響較大。隨著計算機(jī)和集成電路的發(fā)展，一些智能測試儀器在雷達(dá)性能測試中相繼得到應(yīng)用，然而，大部分儀器仍需要外部計算機(jī)或內(nèi)置處理器（8031、8051等單片機(jī)），若需要特殊模塊（微波信號源等），仍需配備臺式儀器，雖攜帶不便，但不適合野戰(zhàn)條件下對雷達(dá)裝備的技術(shù)保障。

為適應(yīng)雷達(dá)裝備性能測試的需要，我們研制了雷達(dá)智能性能測試系統(tǒng)，它是在軍用工控機(jī)底板的ISA槽中插入萬用表卡、示波器卡、功率計卡、噪聲測量卡、微波信號源卡等PC虛擬儀器卡，由工控機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，適時對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、保存、處理，配以自動測試軟件引導(dǎo)構(gòu)成的智能化雷達(dá)性能測試儀器。

這樣，一臺儀器代替多種儀器，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)性能指標(biāo)的綜合測試。并且在測試精度、測試方法、操作使用等方面都優(yōu)于以前的儀器。

多用表卡
型號：DMM-100；直流、交流電壓量程：400mV、4V、40V、400V；分辨率0.1mV；電阻測量量程：400～40MΩ，分6檔，分辨率 0.1Ω；直流、交流電流量程：400mA、4A，分辨率0.1mA。它的功能主要是在程序的控制下，采集電壓、電流、電阻等數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

示波器卡
型號：Scope Card 220；2個通道；采樣率：20Msa/s；帶寬：2MHz；輸入幅度：Max 300V+PK；阻抗：1MΩ，25PF。它的功能主要是在程序的控制下，采集信號波形，并實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

微波信號源卡（自行研制）
工作頻率范圍：15G±400MHz，9450±200MHz；頻率顯示精度≤±5‰MHz；輸出功率：9G>5mw，15G>1mw；電調(diào)衰減范圍：9G，0～30dB，15G，0～20dB；衰減量顯示精度≤±1.0dB。它的功能主要是在程序的控制下，產(chǎn)生符合測試要求的微波信號，并實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

功率計卡（自行研制）
功率基準(zhǔn)顯示精度1mw±1%；功率探頭測量范圍：GX2B-T2功率探頭，100μw～50mw；小功率測量精度±5%。它的功能主要是在程序的控制下，通過測試衰減后的小功率信號，自動轉(zhuǎn)換成雷達(dá)發(fā)射機(jī)的實(shí)際功率，并實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

噪聲測量卡（自動研制）
固態(tài)噪聲源頻率范圍：0.2～12.4GHz；固態(tài)噪聲源超噪比：16dB+(對應(yīng)頻率的修正值)dB。它的功能主要是在程序的控制下，控制噪聲輸出大小，測試接收機(jī)的噪聲系數(shù)，并實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

雷達(dá)性能指標(biāo)測試方法

利用性能測試專家知識庫，由計算機(jī)控制操作引導(dǎo)界面，通過調(diào)用各種測試虛擬儀器卡，自動完成對雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率，接收機(jī)靈敏度（或噪聲系數(shù)）和動態(tài)改善因子等主要性能指標(biāo)的測試。下面以接收機(jī)靈敏度測試為例說明測試方法。

靈敏度是接收機(jī)的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，它表示接收機(jī)接收微弱信號的能力。接收機(jī)靈敏度通常以接收最小可辨輸入信號功率Pmin來表示，為使用方便，還常以最小可接收信號功率相對于某一標(biāo)定功率電平P0比的分貝數(shù)A來表示，即：
A=10lg（Pmin/P0）(分貝)
接收機(jī)靈敏度在測量時有兩種定義。一是臨界靈敏度，接收機(jī)線性部分（包括混頻器、中頻放大器）輸出端達(dá)到信噪比1：1時，其輸入端所需的最小信號功率 Pmin。二是實(shí)際靈敏度，接收機(jī)輸出達(dá)到距離顯示器正常工作的最小信噪比時，其輸入端所需的最小信號功率Pmin。對某種雷達(dá)接收機(jī)靈敏度測量中，具體是用哪種定義，及輸出端信噪比是多少，應(yīng)由生產(chǎn)雷達(dá)的工廠驗(yàn)收技術(shù)條件所決定。

雷達(dá)接收機(jī)輸入端的最小可辨功率通常是很小的，一般在微微瓦的數(shù)量級，這樣微弱的微波信號，用功率計測量是十分困難的。因此，在工程上接收機(jī)靈敏度的測量不是直接測量接收機(jī)輸入端的最小可辨功率，而是采用一已知的標(biāo)準(zhǔn)功率源，經(jīng)過精密衰減器加到接收機(jī)輸入端，在保證輸出端信噪比為某定值（如1：1）時，此標(biāo)準(zhǔn)功率（1mw）被衰減的分貝數(shù)A，作為此接收機(jī)靈敏度-A（dB/mw）。

工控機(jī)自動實(shí)現(xiàn)虛擬儀器調(diào)用、數(shù)據(jù)處理和下面所需界面引導(dǎo)，完成接收機(jī)靈敏度測試。
*正確連接：微波信號源卡輸出經(jīng)精密衰減器、同軸測試電纜接到接收機(jī)輸入端。接收機(jī)檢波電流輸出接到μA表輸入。
*裝定超始噪聲電流：微波信號源卡不輸出。接收機(jī)接電，增益置某規(guī)定值，μA表測出起始噪聲電流INO。
*裝安微波信號源卡頻率、功率：調(diào)整信號源頻率，使之與接收機(jī)調(diào)諧頻率一致，μA表指示最大，并裝定信號源輸出功率為1mw，記錄1mw時信號衰減 Dm。
*確定輸出端信噪比：增加微波信號源卡輸出衰減，使μA表指示為2INO，即信噪比1：1。
*求和計算靈敏度：A=衰減器衰減值dA+測試電纜衰減dL+饋線損耗dT-Dm。

實(shí)現(xiàn)性能測試的軟件表達(dá)

雷達(dá)性能測試靠測試引導(dǎo)軟件來實(shí)現(xiàn)。整個程序?yàn)橛脩籼峁┝艘粋€集成化的測試環(huán)境和測試界面，測試者只需按測試界面的引導(dǎo)，就可自動完成雷達(dá)性能指標(biāo)的測試。

在軟件設(shè)計中，被測雷達(dá)、測試項(xiàng)目、被測雷達(dá)的各種性能指標(biāo)測試所涉及的信息都建立了不同的數(shù)據(jù)庫。在操作界面中，從數(shù)據(jù)庫中讀取被測雷達(dá)，選取所測試的雷達(dá)，出現(xiàn)該雷達(dá)要測試的項(xiàng)目，選擇測試項(xiàng)目，進(jìn)入測試步驟，首先以文字、視頻、圖片等多媒體信息提示操作都按測試要求把性能測試儀器連接到被測雷達(dá)上，完成之后，根據(jù)測試需要，同樣以文字、視頻、圖片等多媒體信息引導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)，測試儀器接電等，進(jìn)行預(yù)熱。然后根據(jù)測試項(xiàng)目的不同出現(xiàn)各種不同的虛擬儀器卡的虛擬面板，根據(jù)提示對虛擬儀器進(jìn)行操作，在操作虛擬儀器過程中，根據(jù)不同的被測性能指標(biāo)要求對需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、讀寫和計算，并顯示測試結(jié)果。最后根據(jù)測試結(jié)果對雷達(dá)的性能作出評估，給出專家意見。在程序設(shè)計中，由于運(yùn)用了大量的數(shù)據(jù)庫，因此增加了該儀器的可擴(kuò)充性、修改性和開發(fā)性，為軟件的升級和擴(kuò)充提供了很大的方便。

結(jié)束語

以軍用工控機(jī)為平臺，結(jié)合PC虛擬儀器卡研制的雷達(dá)性能測試儀器，均采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，由計算機(jī)對數(shù)據(jù)自動采集、處理、顯示，保證了系統(tǒng)的高可靠性，提高了測試速度和精確性。實(shí)踐證明，PC虛擬儀器卡在雷達(dá)性能測試儀器中的應(yīng)用，在克服現(xiàn)有的雷達(dá)測試儀器缺點(diǎn)的同時，將高科技含量的現(xiàn)代測試技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)融與一體，強(qiáng)化了測試功能，優(yōu)化了人機(jī)界面，創(chuàng)造了可觀的軍事效益和經(jīng)濟(jì)效益，使雷達(dá)性能測試工作升了一個新水平，為自動化程序低且功能單一的分離式雷達(dá)測試儀器的更新?lián)Q代開辟了新的技術(shù)途徑。