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某型雷达发射机自动测试设备的研制 摘要：某型雷达发射机（以下简称发射机）是某型产品的核心，是该型产品产生大功率高频探测脉冲，用以探测目标距离和方向的重要保障在该型产品制造和维修过程中，都需要对发射机技术性能进行检测，现阶段检测方法都是人工手动测试，测试过程对检测人员有较高的要求，并且存在一定风险；同时，人工手动测试时间较长，影响批量的生产和维修周期现根据发射机工作原理和技术要求，研制一套自动测试设备，操作简单并能快速准确对发射机进行检测关键词：雷达 发射机 自动测试1 引言随着科技的发展，产品自动测试的方式在国防领域内推行和覆盖的程度越来越广，逐步取代过去人工手动或半自动检测的方法在以往对发射机的检测过程中，生产部门和维修部门都是采用人工手动测试的方法，根据测试技术参数要求，需要两次开机，每次开机都需要等待继电器延时后才能开始检测，测试效率很低；因为发射机工作时会产生高压（超过十千伏），对检测人员的检测能力要求高，存在安全风险；同时测试设备多数采用模拟设备（指针读数），人为读数时，存在误差风险，不适应越来越多的产品的检测现根据发射机工作原理和检测技术要求，设计制造一套设备，主要包括工控机、控制盒、检测仪器、交换机及测试电缆，配合检测软件，测试前用测试电缆将各检测仪器与检测接口连接，能够一次将所需测试的数据检测出来；同时采用数字采集方式，剔除人为误差，提高检测精度。

2 雷达以及发射机工作原理雷达工作原理：雷达采用振幅和差式单脉冲体制和频率捷变技术兼容技术采用单脉冲体制对目标进行方位上的自动跟踪回波信号在和差器内进行和差处理，差信号的能量用于确定角误差的大小，而和、差信号的相位差用于确定角误差的极性，这就是导引头的定向特性发射机工作原理：发射机用于产生脉冲重复频率随机变化，且发射频率捷变的大功率发射脉冲，同时发射机还输出基准脉冲、磁控管电流等发射机接通低压预热完毕后接通高压在同步脉冲期间，调制器产生高压负脉冲，加至磁控管阴极，磁控管振荡器工作，输出捷变频的发射脉冲通过天线向空间辐射发射分机原理框图见图1图1 发射机原理方框图3 自动测试设备设计要求判断发射机工作性能，需要对发射机技术参数进行检测，检测数据如下：3.1 磁控管、闸流管工作电压的检测a. 磁控管灯丝电压（低压）：（121）V；b. 磁控管灯丝电压（高压）：（60.5）V；c. 闸流管灯丝电压（高压）：（60.5）V3.2 发射机脉冲功率的检测发射机脉冲功率：≥5kW3.3 探测脉冲的检测a. 脉冲宽度：τ=（100.5）μs；b. 前沿：τq≤1μs；c. 后延：τh≤1μs3.4 点火脉冲的检测a. 点火脉冲：幅度：>5V；b. 宽度：（10.2）μs；c. 相对同步脉冲前沿延迟：（120.5）μs。

3.5 探测脉冲频谱的检测a. 探测脉冲主瓣宽度：△f=（10～20）MHz；b. 主副瓣比：≥6dB3.6 磁控管电流的检测磁控管电流：（202）mA4 自动测试设备组成以及功能自动测试设备主要组成包括工控机、示波器、微波功率计、数字万用表、直流电源、控制盒、频谱仪、交换机以及测试连接电缆自动测试设备对发射机各技术参数进行自动测试，其原理组成框图见图2图2 发射机自动测试设备工作原理框图各个组成模块功能：a. 工控机：运行测试软件程序，输送各种控制信号给控制盒，同时接收交换机传回的各个检测结果，生成EXCEL文档；b. 控制盒：主要由控制继电器盒组成，通过工控机送来的输入信号，根据延时，控制直流电源各种工作状态；c. 直流电源：主要提供两路直流电源，根据控制盒输入信号，给发射机提供低压/高压工作电源；d. 频谱仪：根据工控机输入信息对发射机发射信号进行频谱特性分析，将主瓣宽度、主副瓣比测量结果通过交换机传送给工控机；e. 示波器：根据工控机输入信息对发射机高频脉冲包络进行测量，将探测脉冲宽度、前后沿、点火脉冲电压以及脉冲宽度测量结果通过交换机传送给工控机；f. 交换机：传递示波器、频谱仪、控制盒检测信号；g. 衰减器/耦合器：对发射机输出信号进行衰减，使信号可测；h. 等效负载：吸收发射机大功率高频电磁波。

5 硬件设计和软件设计发射机自动测试工作原理：工控机通过输入信号给控制盒，由控制盒内的继电器矩阵控制直流电源给发射机供电，通过不同电压状态，控制发射机不同工作状态，示波器和频谱仪在工控机的控制协调下，适时对发射机各工作性能技术参数进行测量，通过交换机将测量结果传送给工控机在整个发射机自动测试设备研制过程中，软件设计有：编写程序用以控制控制盒输入信号，控制直流电源；其次，工控机导入示波器、频谱仪程控软件，对其测试数据进行采集，通过交换机送入工控机硬件设计有：制作控制盒，控制盒采用集成继电器控制模块和电源模块，控制直流电源给发射机提供高、低压直流电源；制作测试电缆，连接各个测试设备5.1 硬件设计控制盒的核心是采用北京聚英翱翔公司生产的DAM0444采集卡对电源进行开关控制，并对磁控管灯丝电压、闸流管灯丝电压、磁控管电流进行数据采集其功能和特点如下：a. DC7-30V宽压供电；b. 通讯接口支持RS232、以太网；c. 支持标准modbus协议，同时支持RTU格式；d. 4路继电器输出；e. 4路模拟量电压输入0V～10V；f. 4路光耦输入6V～24V；g. 温度范围：-40℃~-85℃。

示波器采用TDS3032C型示波器，其参数如下：a. 带宽：300MHz；b. 采样率：3.5GS/s；c. 通道：2频谱仪采用安捷伦E4447A型，测频范围可达42.98GHz，直流电源共2个，分别给发射机提供高压和低压电源5.2 软件设计软件采用VB编程语言进行设计，其设计流程如下：图3 发射机自动测试设备测试流程图对直流电源Ⅰ，由DAM0444采集卡的继电器开关控制通断，用程序发送指令码“FE 05 00 00 FF 00 98 35”控制继电器通，发送指令码“FE 05 00 00 00 00 D9 C5”控制继电器断灯丝电压和磁控管电流由DAM0444采集卡的模拟量输入进行采集，程序发送指令码查询模拟量，根据返回的结果码提取模拟量的数值测量探测脉冲、点火脉冲参数用示波器进行测量，示波器的1路接探测脉冲，2路接点火脉冲，Ext接同步脉冲，用程序通过visa库连接示波器TDS3032C，用SCPI命令控制示波器设置通过自动测量测出探测脉冲和同步脉冲的参数以探测脉冲的前沿、后沿、脉冲宽度为例，SCPI命令如下：measurement:immed:type rise 测量前沿measurement:immed:type fall 测量前沿measurement:immed:type nwidth 测量脉冲宽度控制直流电源Ⅱ的通断和频谱的测试同样是通过visa库与电源和频谱仪建立连接，再用SCPI命令进行控制，发射机功率的实际值为测试值加衰减器耦合器的衰减值，相关命令如下：freq:center 1000 设置中心频率为1kHzsweep:time auto 自动设置扫描时间:calc:mark1 max 将mark1标记为最大值:calc:mark1:X? 读取mark1的频率:calc:mark1:Y? 读取mark1的功率OUTP ON 控制直流电源为输出状态OUTP OFF 控制直流电源为关闭状态测试完成后，将测试数据生成报告（见表1）。

表1 发射机测试报告序号测试项目单位技术条件测试结果结论1磁控管灯丝电压（低压）V12112.52合格2磁控管灯丝电压（高压）V60.55.83合格3闸流管灯丝电压V60.56.12合格4发射机脉冲功率kW≥55.1合格5主副瓣比dB≥67.4合格6主瓣宽度MHz10～2012.5合格7磁控管电流mA20220.8合格8点火脉冲幅度V>57.1合格9点火脉冲宽度μs10.21.05合格10点火脉冲延迟（相对同步）μs120.512.11合格11探测脉冲前沿μs≤10.5合格12探测脉冲后延μs≤10.5合格13探测脉冲宽度μs100.510.15合格6 总结对该型号发射机的自动检测，能大幅缩短检测时间，提高检测记录数据准确率，提高产品修理效率和质量同时，测试结果自动保存在工控机里，方便对数据进行分析统计，为产品维修和产品改进提供数据支持通过该型号自动测试设备的研制，对其他型号发射机的检测也同样适用，可以扩展到多型号产品雷达发射机的检测，具有很好的扩展性和实用性全文完-。