T/R組件波束控制測(cè)試方案設(shè)計(jì)

　　1引言

　　信息技術(shù)的發(fā)展早已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，而雷達(dá)技術(shù)自問世以來就已經(jīng)在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。為適應(yīng)人造地球衛(wèi)星及彈道導(dǎo)彈的觀測(cè)要求，有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)獲得了飛速發(fā)展。

　　T/R組件波束控制電路是有源相控陣?yán)走_(dá)上的關(guān)鍵元器件。波束控制電路一般為定制專用芯片，不同的波控電路差異較大，但是其主要的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致相同。由于具有專用性，波束控制電路的測(cè)試比較麻煩。本文分析了波束控制電路的主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)，找出電路測(cè)試中的難點(diǎn)，提出一種解決方案，并給出設(shè)計(jì)原理與結(jié)構(gòu)，為該類電路的測(cè)試提供了一種簡(jiǎn)化的思路。

　　2波束控制電路原理及測(cè)試難點(diǎn)

　　波束控制電路中大多是專用電路，但是其主要原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致相同，主要包括串并轉(zhuǎn)換、故障檢測(cè)、控制信號(hào)三部分。串并轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)將多位串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)輸出，后接組件移相器、衰減器。因用戶需求不同，串行數(shù)據(jù)位數(shù)也有較大差異，有26位，也有50位，甚至更高位數(shù)。故障檢測(cè)主要用于實(shí)現(xiàn)奇偶效驗(yàn)、并串轉(zhuǎn)換輸出，有些波控電路還具有一些模擬檢測(cè)功能，如欠壓保護(hù)?？刂菩盘?hào)部分主要是一些邏輯功能信號(hào)，用于組件控制信號(hào)。因此，波束控制電路可以說是集時(shí)序邏輯和組合邏輯于一體的數(shù)字模擬集成電路。

　　圖1和圖2分別示出一種波束控制電路的工作原理及時(shí)序，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括上述三個(gè)部分。可以看出，波束控制電路的測(cè)試難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

　　1)輸入信號(hào)較多，而且輸入信號(hào)之間有著嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系，這是數(shù)字電路的特點(diǎn);

　　2)輸出信號(hào)較多，其中有正電源輸出，也有負(fù)電源輸出，而且波控輸出負(fù)電平電壓與很多大型測(cè)試設(shè)備接口不兼容;

　　3)邏輯組合關(guān)系較復(fù)雜，測(cè)試時(shí)需要大量的向量存儲(chǔ)空間;

　　4)自檢信號(hào)的測(cè)試不太好處理。

　　圖1波束控制電路工作原理

　　圖2波束控制電路工作時(shí)序

　　3測(cè)試方案

　　圖3所示為本文提出的測(cè)試解決方案。要解決波控電路輸入信號(hào)多且輸入信號(hào)之間有著嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系這一問題，可選用可編程器件(如FPGA，CPLD)來產(chǎn)生需要的信號(hào)。由于在測(cè)試波控電路時(shí)需要嚴(yán)格控制輸入高、低電平電壓，因此，在測(cè)試篩選時(shí)，去掉那些因工藝制造過程造成的輸入翻轉(zhuǎn)電平有缺陷的電路，可編程器件輸出不能直接傳輸給被測(cè)器件，需要加一級(jí)電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路，才能滿足波控電路輸入測(cè)試要求。

　　圖3波束控制電路測(cè)試方案

　　波束控制電路中最重要的參數(shù)就是功能測(cè)試的結(jié)果。由于輸出通道較多，邏輯關(guān)系比較復(fù)雜，測(cè)試向量較多，測(cè)試時(shí)無法窮舉所有邏輯關(guān)系，在實(shí)際測(cè)試時(shí)，常常選用部分真值表作為功能判斷依據(jù)。表1為一個(gè)常見的波控電路真值表，這種表格形式便于測(cè)試判斷。

　　表1波束控制電路真值表

　　顯然，對(duì)于這種邏輯關(guān)系的判斷，最好的方式是采用現(xiàn)場(chǎng)可編程器件。可編程器件具有較多的IO資源，而且內(nèi)部有一定的儲(chǔ)存空間，還可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，提高測(cè)試效率。

　　一般來說，波束控制電路輸出與可編程器件之間不兼容，不能直接連接，因此需要選擇一種方式解決電平不兼容的問題。有兩種比較簡(jiǎn)單的方式：一種是采用電阻網(wǎng)絡(luò)，另一種是采用電平轉(zhuǎn)換接口芯片。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是靈活性差;電平轉(zhuǎn)換接口芯片相對(duì)復(fù)雜一些，成本也相應(yīng)較高，但是設(shè)計(jì)靈活。

　　本文推薦采用第二種方法，因?yàn)椴ㄊ刂菩酒敵瞿Ｊ胶芸赡軙?huì)有很多種，比如0~-5V輸出，或0~5V輸出，或兩者皆有。利用比較器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換是比較好的選擇。

　　至于時(shí)間參數(shù)及一些靜態(tài)參數(shù)的判斷，可以通過GPIB程控示波器和數(shù)字萬用表直接進(jìn)行測(cè)試，從而保證參數(shù)的測(cè)試精度。