王森強(qiáng)

（明廈物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司，上海 201112）

1 無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備及系統(tǒng)介紹

1.1 裝備簡(jiǎn)介

無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備主要應(yīng)用于設(shè)備檢測(cè)，其可以對(duì)系統(tǒng)中的飛行器進(jìn)行測(cè)量、跟蹤與控制，我國(guó)在一些大型國(guó)家科研項(xiàng)目的研究中，均會(huì)利用到此類(lèi)設(shè)備。近幾年，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該設(shè)備能夠?qū)?shù)、波形等進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)域與頻域的深入分析，完成對(duì)電臺(tái)性能特性的全面監(jiān)測(cè)與分析。

1.2 系統(tǒng)功能

無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備是一個(gè)廣泛的概念。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，所有能利用無(wú)線(xiàn)電信號(hào)對(duì)目標(biāo)加以控制、跟蹤與測(cè)量的設(shè)備，均可被稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備。當(dāng)前無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備系統(tǒng)主要分為無(wú)線(xiàn)電跟蹤測(cè)量系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電遙測(cè)遙控系統(tǒng)兩大類(lèi)型，能夠追蹤與測(cè)量飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡、目標(biāo)特性，同時(shí)也能夠?qū)κ占男畔⒓皶r(shí)記錄處理。

1.3 技術(shù)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)線(xiàn)電跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的工作流程分為三大環(huán)節(jié)，分別是調(diào)制發(fā)射、接收解調(diào)、信息處理，其最終所獲得的數(shù)據(jù)信息會(huì)通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示，并報(bào)送測(cè)控中心。而無(wú)線(xiàn)電遙測(cè)遙控系統(tǒng)則會(huì)對(duì)待測(cè)的參數(shù)進(jìn)行采集與接收，并傳送到相應(yīng)的顯示位置，前期所收集到的信息會(huì)通過(guò)傳感器，設(shè)置成規(guī)范化的電信號(hào)[1]。

2 無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備質(zhì)量的控制

2.1 方案基本建設(shè)思路

2.1.1 系統(tǒng)功能需求分析

基于無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備的特點(diǎn)，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先要明確系統(tǒng)的質(zhì)量控制目標(biāo)。一是需要對(duì)相關(guān)裝備的測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理；二是要能夠便于管理部門(mén)和人員對(duì)無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備實(shí)時(shí)工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而為后期的維修與保養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；三是面對(duì)日常作業(yè)中的科研實(shí)驗(yàn)任務(wù)，可以對(duì)無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備進(jìn)行強(qiáng)制性測(cè)試，從而保證其技術(shù)狀態(tài)的安全穩(wěn)定性；四是具備一定的辨析能力，能夠?qū)Ξ?dāng)前系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估與預(yù)測(cè)，輔助相關(guān)人員進(jìn)行決策。

2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟分析

在進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)時(shí)，一是構(gòu)建相應(yīng)的信息管理中心，下設(shè)一套完整的無(wú)線(xiàn)電測(cè)控設(shè)備子系統(tǒng)，便于對(duì)其進(jìn)行模塊化處理與操作；二是對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行深度的研究與推廣，依照系統(tǒng)整體的開(kāi)發(fā)需求，保證其完整性。其中，在建設(shè)子系統(tǒng)時(shí)，需要應(yīng)用到大量的自動(dòng)化技術(shù)，既可以滿(mǎn)足系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的工作需求，又可以提高所收集到的數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)度。另外，還要通過(guò)規(guī)范化的指標(biāo)測(cè)試形式，提高軟件的通用性，便于后期對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理。

2.1.3 關(guān)鍵控制單元建設(shè)

依照上述設(shè)計(jì)思路可以將需要建設(shè)的關(guān)鍵單元分為四大部分：一是測(cè)試子系統(tǒng)；二是管理信息中心；三是信息客戶(hù)端；四是質(zhì)量控制模塊。由于當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)使用的無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝配數(shù)量多且種類(lèi)繁雜，因此子系統(tǒng)會(huì)包含多個(gè)，在設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)模塊化的方式設(shè)置獨(dú)立的控制系統(tǒng)，通過(guò)總線(xiàn)將其銜接，從而提高系統(tǒng)的完整性。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)要依照使用需求。在儀器控制與數(shù)據(jù)采集方面，一定要使用規(guī)范通用的技術(shù)，同時(shí)要配有高級(jí)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，如V EE、Visual Basic、Measurement Studio等，這樣在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試時(shí)，可以進(jìn)一步提高成功率。此外，還要保證測(cè)試流程的簡(jiǎn)潔性，這樣便于工作人員對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)也可以減少人工參與因素，提高系統(tǒng)整體的抗干擾能力。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)保留原始數(shù)據(jù)，并允許人工進(jìn)行判定結(jié)果的輸入[2]。

2.2.2 管理中心設(shè)計(jì)

管理中心軟件的集成程度較高，其能夠精準(zhǔn)接收各子系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果以及維護(hù)與管理信息，并依照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，將其存儲(chǔ)于服務(wù)器之中，并用于對(duì)各類(lèi)指標(biāo)的比對(duì)。為方便工作人員決策，它還可以在系統(tǒng)中生成直觀化的圖表，其中包含裝備技術(shù)的工況以及未來(lái)的故障問(wèn)題發(fā)展趨勢(shì)等。管理中心可以分為6大模塊：數(shù)據(jù)信息接收模塊、信息識(shí)別分類(lèi)匯總模塊、數(shù)據(jù)分類(lèi)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)查詢(xún)索引模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊。

2.2.3 應(yīng)用接口的設(shè)計(jì)

應(yīng)用接口的設(shè)計(jì)十分重要，其決定了數(shù)據(jù)信息能否實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，對(duì)后期的軟件持續(xù)性?xún)?yōu)化開(kāi)發(fā)以及維護(hù)工作有影響。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：一是需要將各個(gè)子系統(tǒng)和信息中心的耦合度降至最低；二是需要提高接口的固定性；三是保證接口的簡(jiǎn)單性與易用性，便于客戶(hù)端的應(yīng)用。

3 無(wú)線(xiàn)電自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)分析

3.1 案例背景分析

（1）測(cè)試系統(tǒng)的基本原理。該系統(tǒng)為CMU200無(wú)線(xiàn)電綜合測(cè)試儀，其主要是參考振蕩器、模擬/數(shù)字合成式射頻RF信號(hào)發(fā)生器、射頻RF分析儀等設(shè)備組成，適用的測(cè)試設(shè)備較廣，對(duì)手機(jī)以及基站均可以進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)我國(guó)無(wú)線(xiàn)電綜合測(cè)試儀相關(guān)檢驗(yàn)規(guī)定顯示，該設(shè)備的具體參數(shù)項(xiàng)目能夠達(dá)到18項(xiàng)，性能優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)試儀的性能指標(biāo)。該系統(tǒng)中的頻率計(jì)主要是用來(lái)測(cè)試頻率的精準(zhǔn)度，其頻率方位需要滿(mǎn)足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)；矢量信號(hào)發(fā)生器以及功率傳感器主要用于測(cè)量接收功率，并且能夠?qū)κ噶啃盘?hào)進(jìn)行測(cè)試。

（2）在自動(dòng)檢定過(guò)程中，計(jì)算機(jī)是系統(tǒng)的控制主體，配備了相應(yīng)GPIB接口卡，適用于GPIB測(cè)量軟件以及高級(jí)語(yǔ)言接口，對(duì)多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)檢定，如頻率準(zhǔn)確度、功率電平準(zhǔn)確度、相對(duì)電平準(zhǔn)確度等。

3.2 系統(tǒng)具體功能

自動(dòng)基礎(chǔ)框架包括：①系統(tǒng)預(yù)置（標(biāo)準(zhǔn)儀器、待測(cè)儀器、退出）；②檢定項(xiàng)目（功率電平準(zhǔn)確度、相對(duì)電平準(zhǔn)確度、二次諧波等）；③系統(tǒng)功能（報(bào)告生成與打印、預(yù)置被測(cè)儀器、廠家信息管理、標(biāo)準(zhǔn)儀器管理）；④幫助（使用幫助、關(guān)于本系統(tǒng)）。

3.3 具體測(cè)試方法

3.3.1 發(fā)射機(jī)測(cè)試方法

偽碼調(diào)制深度檢測(cè)：時(shí)統(tǒng)→信號(hào)入端→大功率合成器→定向耦合器（與上位機(jī)相接）→衰減器→頻譜分析儀。其中碼源在與偽碼放大器連接后，利用信號(hào)及功率合成中間傳輸系統(tǒng)。

整機(jī)信道帶寬檢測(cè)：頻率合成源→信號(hào)入端→大功率合成器→定向耦合器（與上位機(jī)相接）→衰減器→頻譜分析儀。

X與Y碼相對(duì)延時(shí)檢測(cè)：碼源→X、Y碼→偽碼放大器→示波器→外觸發(fā)至X、Y碼。

發(fā)射頻譜檢測(cè)：時(shí)統(tǒng)→信號(hào)入端→大功率合成器→定向耦合器（與上位機(jī)相接）→衰減器→頻譜分析儀。

3.3.2 接收機(jī)測(cè)試方法

在對(duì)接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，包含以下六個(gè)關(guān)鍵測(cè)試環(huán)節(jié)：整個(gè)設(shè)備的噪聲系數(shù)、環(huán)路噪聲的帶寬和差通道的隔離度、AGC的控制特性、多普勒頻率捕獲范圍以及載波捕獲的靈敏度。其具體的檢測(cè)流程與方法可參考如下內(nèi)容。

整機(jī)噪聲系數(shù)檢測(cè)：接收機(jī)有高頻頭輸入與第一中放輸出兩部分，噪聲源輸入到高頻頭輸入，而噪聲系數(shù)測(cè)試儀與第一中放輸出相接，最終在噪聲系數(shù)測(cè)試儀中可以顯示噪聲源的相關(guān)信息。

環(huán)路噪聲帶寬檢測(cè)：頻率合成源與高頻頭輸入端口相接，然后將環(huán)路工作狀態(tài)進(jìn)行鎖定，此時(shí)在VCXO中接入低頻信號(hào)調(diào)制改變其頻率，將示波器調(diào)至最大功率，最后在頻率點(diǎn)的兩端尋找各自點(diǎn)頻，其指示降值0.707倍，根據(jù)所推導(dǎo)出的公式進(jìn)行噪聲帶寬的計(jì)算。

差通道隔離度檢測(cè)：在主接收機(jī)高頻頭輸入口接入頻率合成源輸出信號(hào)，然后再利用頻譜分析儀進(jìn)行FET，環(huán)形器前會(huì)獲得相應(yīng)的信號(hào)功率電平，在差通道FET之后，微波移相器前會(huì)獲得第二個(gè)信號(hào)功率電平，最終兩個(gè)電平相減所得到的數(shù)值便是差通道隔離度。

AGC控制特性檢測(cè)：環(huán)路工作頻率是頻率合成源的輸出頻率，其能夠控制合成源輸出功率電平，然后對(duì)高頻電壓表指示進(jìn)行觀察，當(dāng)其變化達(dá)到了既定數(shù)值范圍后，頻率合成源最終輸出功率電平所產(chǎn)生的變化便是AGC的可控制范圍，當(dāng)其功率電平變化達(dá)到了60 dB時(shí)，AGC仍然可控，其電壓表中的變化數(shù)值便為AGC可控制的精度。

多普頻率捕獲范圍檢測(cè)：頻率合成源與高頻頭輸入端相接，然后設(shè)置環(huán)路中心頻率，對(duì)輸出電平環(huán)路進(jìn)行鎖定，改變其上下輸出頻率，并觀察鎖定的指示燈，判斷其在不同工況下的穩(wěn)定捕捉狀態(tài)，最終最低頻率與環(huán)路中心頻率之間的差額便是多普頻率可捕獲的范圍。

載波捕獲靈敏度檢測(cè)：頻率合成源與高頻頭輸入端相接，輸出相應(yīng)的工作頻率，對(duì)輸出電平進(jìn)行環(huán)路鎖定，并斷開(kāi)AGC電路，縮小合成信號(hào)源輸出的電平功率，接收機(jī)此時(shí)也剛好鎖定。當(dāng)示波器與AGC的電路指示保持一致時(shí)，此時(shí)的頻率合成源輸出功率減掉頻率合成源與接收機(jī)高頻組件電纜所產(chǎn)生的損失，便為其靈敏度值。

3.3.3 伺服測(cè)試方法

在進(jìn)行伺服檢測(cè)時(shí)主要的檢測(cè)對(duì)象有兩個(gè)，分別為正割補(bǔ)償和暫態(tài)特性。在對(duì)正割補(bǔ)償進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，依照系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)計(jì)框架，應(yīng)對(duì)自動(dòng)控制單元校正板的一端進(jìn)行校正，并施加固定的直流電壓值，從而測(cè)算出俯仰角0°～85°正割補(bǔ)償電路輸出的電壓值。

在對(duì)暫態(tài)特性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，天線(xiàn)需要通過(guò)數(shù)引的方式作業(yè)，然后分別在方位處以及俯仰處輸進(jìn)1°的階躍碼子，然后再利用ACU處的校正板監(jiān)測(cè)口，通過(guò)示波器對(duì)其波形進(jìn)行測(cè)量，最終便可通過(guò)波形圖對(duì)各類(lèi)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

3.3.4 終端機(jī)測(cè)試方法

測(cè)試多普勒頻率捕獲范圍。在測(cè)試過(guò)程中需要將頻率合成源與鎖相倍頻器相銜接，然后在鎖相器中心頻率的兩端，對(duì)合成源的輸出頻率進(jìn)行變化控制，再將鎖相倍頻器鎖定時(shí)捕獲的最高與最低頻率作為其捕獲范圍。

環(huán)路捕獲時(shí)間與概率的檢測(cè)。捕獲時(shí)間為環(huán)路輸入信號(hào)到鎖定時(shí)間的用時(shí)，最終其檢測(cè)概率為多次捕獲中的一次成功時(shí)間。

B碼終端采集信號(hào)誤差檢測(cè)。需要通過(guò)B碼解碼器進(jìn)行操控，其所輸出的秒信號(hào)可以作為觸發(fā)信號(hào)，然后利用示波器，測(cè)算出秒信號(hào)的對(duì)應(yīng)B碼。

在進(jìn)行測(cè)速與定位隨機(jī)誤差的檢測(cè)時(shí)，需要通過(guò)終端機(jī)微機(jī)進(jìn)行測(cè)算，其測(cè)速終端會(huì)與定位終端和系統(tǒng)相接，當(dāng)終端機(jī)穩(wěn)定之后，便可以得出測(cè)試結(jié)果。

3.3.5 自動(dòng)信號(hào)處理與誤差修正

依照前期的系統(tǒng)測(cè)試?yán)碚?，需要?duì)計(jì)算機(jī)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究，以便提高測(cè)試的速率和測(cè)量精準(zhǔn)度。此外，在程序中探頭信號(hào)以及校準(zhǔn)因子具備了建立、查看、修改的性能，因此表中的校準(zhǔn)因子可以利用定義頻率來(lái)填寫(xiě)，這樣依照表單內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，就可以對(duì)每一處頻率的校準(zhǔn)因子進(jìn)行修正，再利用功率計(jì)便可以獲得精準(zhǔn)度更高的測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，通過(guò)上述測(cè)試方式可以看出自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的自動(dòng)檢定服務(wù)水平與效率要優(yōu)于傳統(tǒng)人工檢測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)電測(cè)控裝備應(yīng)用越來(lái)越頻繁，而為能夠避免其在作業(yè)的過(guò)程中出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，則要做好運(yùn)行事故原因的分析工作，并加強(qiáng)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性與適宜性，同時(shí)也要重視自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，從而為我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)一份應(yīng)有力量?！?/p>