李振华
中国人民解放军第四八零一工厂虎门军械修理厂 广东东莞，523900
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。
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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）：（12±1）V；
b)磁控管灯丝电压（高压）：（6±0.5）V；
c)闸流管灯丝电压（高压）：（6±0.5）V
3.2 发射机脉冲功率的检测
发射机脉冲功率：≥5kW。
3.3 探测脉冲的检测
a)脉冲宽度：τ=（10±0.5）μs；
b)前沿：τq≤1μs；
c)后延：τh≤1μs。
3.4 点火脉冲的检测
a)点火脉冲：幅度：>5V；
b)宽度：（1±0.2）μs；
c)相对同步脉冲前沿延迟：（12±0.5）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：≥6dB。
3.6 磁控管电流的检测
磁控管电流：（20±2）mA。
4 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。
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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：
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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1kHz
sweep: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）。
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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。