CN103209040B - 基于虚拟仪表的射频信号包络指标测试方法 - Google Patents

基于虚拟仪表的射频信号包络指标测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种大功率射频信号品质的测试方法,通过在主控计算机上发出指令设置包络检测仪器工作在射频信号幅度解调包络波形显示模式下工作，向包络检测仪器发出查询指令，查询解调包络波形数据，将所收到的包络波形数据进行指标数据计算、数据保存，并判断指标数据是否在正常范围，若指标均在正常范围内，则设备性能正常，否则射频发射机存在老化现象，主控计算机将最终结果输出。本发明主要通过计算机完成对射频信号激励仪器和被测接收机的控制和交互，相比人工测试方法，提高了信息利用效率，实现远距离操作降低了辐射影响，并实现测试过程的自动化和测试结果的精确、快速输出，为测试人员判断设备性能状态提供依据。

Description

基于虚拟仪表的射频信号包络指标测试方法
技术领域
本发明涉及一种大功率射频信号品质的测试方法，特别是基于虚拟仪器的射频信号包络指标测试方法。
背景技术
行波管是射频发射设备的核心部件，其性能状态直接影响到整个射频发射设备的完好性。大功率射频信号是行波管振荡放大射频激励信号，并将激励信号与脉宽信号进行调制后输出得到的。
行波管作为大功率射频信号的振荡和调制设备，由于功率较大，随着工作时间的增加，行波管老化或脉宽信号品质变差，其所输出的射频信号会出现信号幅度在脉宽门限范围内由前向后的衰减过程。
大功率射频信号的包络特征能有效反映行波管工作性能，提前预防行波管的老化，进而检测整个设备的性能状态。为了保证其可靠性，在行波管器件级检测，大功率射频信号源设备出厂检验，产品使用过程中的检测和维修过程都需要对射频信号包络指标进行性能测试。
目前一般使用的方法是在构建射频发射机外部工作环境条件下，首先将射频信号输出口连接波导同轴转换器、定向耦合器和包络检波头，最终连接至示波器；再打开发射机，人工设置射频发射机工作模式；发射机工作正常后，手动调节示波器捕捉信号，并人工判读和确认被测发射机信号的各项指标，如信号周期，脉冲宽度等，并通过示波器刻度线手工计算顶降指标。这一人工测试过程一般需要2至3人配合完成，由于人与人之间的交互，尤其是顶降指标没有相应的现成设备可以直观显示，需要耗费大量时间，整个测试过程从搭建环境到完成测试需要耗时0.5小时，这同时也消耗了行波管的工作时间。由于射频信号往往功率高，能量大，检波头极易损坏，且测试过程中操作人员需要手动完成大量工作，还面临辐射的危害。
发明内容
本发明提出了一种射频发射机射频信号包络指标的自动化测试方法，以解决现有发射机射频包络信号指标测试工作繁琐，自动化程度低，人为因素影响较大的问题，取代了由人工操作测试发射机包络指标的落后方法，有效避免人体高频辐射危害，减少人力投入，缩短了测试时间。
本发明具体技术方案主要包括如下步骤：
步骤1：在主控计算机上发出指令设置包络检测仪器工作在射频信号幅度解调包络波形显示模式下工作；主控计算机控制被测大功率射频设备开机，设置被测大功率射频设备工作于指定的射频信号脉冲宽度和周期发射条件下，该指定的脉冲宽度和周期应在被测大功率射频设备工作的脉冲宽度和周期范围内由测试人员决定，一般经验值可以取脉冲宽度和周期最大值和最小值的均值得到，打开射频发射通道，通过射频输出口输出脉冲宽度调制的射频信号；
步骤2：主控计算机向包络检测仪器发出查询指令，查询解调包络波形数据，查询所得包络波形数据结果反馈到主控计算机；
步骤3：对主控计算机在步骤2中所收到的包络波形数据进行指标数据计算、数据保存，并判断指标数据是否在正常范围；各指标数据计算包括顶部降落、包络脉冲前后沿总时间(ts+tf)、脉冲包络宽度误差和脉冲包络周期误差其中顶部降落表征了被测大功率射频设备输出信号幅度在脉宽门限时间范围内由前向后由于设备老化所造成的衰减程度，ts表示脉冲上升时间，tf表示脉冲下降时间，Tw和Tw0分别表示实测的脉冲宽度和上述步骤1中被测设备设定的脉冲宽度，Tr和Tr0分别表示实测的脉冲周期和上述步骤1中被测设备设定的脉冲周期，正常范围内经验值建议为：顶部降落<7.5%,(ts+tf)＜500ns， 若上升时间、下降时间的脉冲宽度、脉冲周期和顶部降落指标均在正常范围内，则设备性能正常，否则射频发射机存在老化现象，主控计算机将最终结果输出，关闭行波管辐射信号。
本发明步骤1和步骤2中主控计算机通过网络设置仪器状态和参数指标查询操作可以通过射频测试仪器控制包中的VISA库函数辅助完成。
本发明的有益效果在于采用虚拟仪器技术，以主控计算机为中心，测试人员可以对射频发射设备进行包络指标进行远程测试：一是通过计算机完成对射频信号激励仪器和被测接收机的控制和交互，并由计算机完成指标的计算和判断，相比人工测试方法，提高了信息利用效率；二是在充分利用计算机远程控制的优势，实现对测试过程的远距离操作，降低辐射影响；三是利用计算机实现测试过程的自动化和测试结果的精确、快速输出，为测试人员判断设备性能状态提供依据。整个测试过程仅需1人进行简单的电脑操作即可完成，由于状态的判读均为计算机自动化完成，时间也缩短为原人工测试的50%，且数据记录完整详实。
附图说明
图1是射频信号包络指标示意图。
图2是测试连接框图。
图3是射频信号包络指标测试方法实施例的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种大功率射频信号包络指标测试方法，该发明能有效提高包络指标测试自动化程度，降低大功率射频设备对人员的辐射。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
步骤1：在主控计算机上发出指令设置包络检测仪器工作在射频信号幅度解调包络波形显示模式下工作；主控计算机控制被测大功率射频设备开机，设置被测大功率射频设备工作于指定的射频信号脉冲宽度和周期发射条件下，该指定的脉冲宽度和周期应在被测大功率射频设备工作的脉冲宽度和周期范围内由测试人员决定，一般经验值可以取脉冲宽度和周期最大值和最小值的均值得到，打开射频发射通道，通过射频输出口输出脉冲宽度调制的射频信号；
其中主控计算机完成包络指标测试过程的控制，硬件仪器的控制，参数指标的提取和处理，结果的输出；接口模块完成测试射频信号的接入；衰减头完成大功率射频信号的功率衰减和信号耦合；包络检测仪器在主控计算机的控制下完成射频包络指标的测试和测试数据的输出。
通过运行于主控计算机的指令将被测射频发射设备、包络检测仪器控制起来，按规划好的测试流程和指标测试方法，即可实现各设备间的通信，完成整个测试过程。
由主控计算机控制所有被测设备和测试仪器设备完成设备开机和初始化，确认各系统工作初始化完成后，设置被测大功率射频设备于探测范围（如80公里）的目标搜索模式，并设置包络检测仪器工作在射频信号幅度解调包络波形显示模式。
通过主控计算机控制行波管预热，自动测试程序延时30秒后，控制行波管打开辐射。
如图2所示，射频设备输出大功率射频信号通过测试用衰减头进行功率衰减后，通过耦合进入包络检测仪器。
步骤2：主控计算机向包络检测仪器发出查询指令，查询解调包络波形数据，查询所得包络波形数据结果反馈到主控计算机；
主控机提取包络检测仪器所测到的包络波形上升时间、下降时间，脉冲宽度和脉冲周期。并接收回送的包络波形数据，并对此波形数据进行处理，得到如图1所示顶降指标。所述步骤2和3中的设置仪器状态和参数指标查询操作可以通过射频测试仪器控制包中的VISA库函数辅助完成。
步骤3：对主控计算机在步骤2中所收到的包络波形数据进行指标数据计算、数据保存，并判断指标数据是否在正常范围；各指标数据计算包括顶部降落、包络脉冲前后沿总时间(ts+tf)、脉冲包络宽度误差和脉冲包络周期误差其中顶部降落表征了被测大功率射频设备输出信号幅度在脉宽门限时间范围内由前向后由于设备老化所造成的衰减程度，ts表示脉冲上升时间，tf表示脉冲下降时间，Tw和Tw0分别表示实测的脉冲宽度和上述步骤1中被测设备设定的脉冲宽度，Tr和Tr0分别表示实测的脉冲周期和上述步骤1中被测设备设定的脉冲周期，正常范围内经验值建议为：顶部降落<7.5%,(ts+tf)＜500ns， 若上升时间、下降时间的脉冲宽度、脉冲周期和顶部降落指标均在正常范围内，则设备性能正常，否则射频发射机存在老化现象，主控计算机将最终结果输出，关闭行波管辐射信号。

Claims (2)

1.一种基于虚拟仪表的射频信号包络指标测试方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：在主控计算机上发出指令设置包络检测仪器工作在射频信号幅度解调包络波形显示模式下工作；主控计算机控制被测大功率射频设备开机，设置被测大功率射频设备工作于指定的射频信号脉冲宽度和周期发射条件下，该指定的脉冲宽度和周期应在被测大功率射频设备工作的脉冲宽度和周期范围内由测试人员决定，指定的脉冲宽度为脉冲宽度最大值和最小值的均值，指定的脉冲周期为脉冲周期最大值和最小值的均值，打开射频发射通道，通过射频输出口输出脉冲宽度调制的射频信号；
步骤2：主控计算机向包络检测仪器发出查询指令，查询解调包络波形数据，查询所得包络波形数据结果反馈到主控计算机；
步骤3：对主控计算机在步骤2中所收到的包络波形数据进行指标数据计算、数据保存，并判断指标数据是否在正常范围；各指标数据计算包括顶部降落、包络脉冲前后沿总时间(ts+tf)、脉冲包络宽度误差和脉冲包络周期误差其中顶部降落表征了被测大功率射频设备输出信号幅度在脉宽门限时间范围内由前向后由于设备老化所造成的衰减程度，ts表示脉冲上升时间，tf表示脉冲下降时间，Tw和Tw0分别表示实测的脉冲宽度和上述步骤1中被测大功率射频设备设定的脉冲宽度，Tr和Tr0分别表示实测的脉冲周期和上述步骤1中被测大功率射频设备设定的脉冲周期，正常范围内各指标数据的取值为：顶部降落<7.5％,(ts+tf)＜500ns， 若顶部降落、包络脉冲前后沿总时间、脉冲包络宽度误差和脉冲包络周期误差均在正常范围内，则设备性能正常，否则射频发射机存在老化现象，主控计算机将最终结果输出，关闭行波管辐射信号。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪表的射频信号包络指标测试方法，其特征在于：所述的步骤1和步骤2中主控计算机通过网络设置仪器状态和参数指标查询操作可以通过射频测试仪器控制包中的VISA库函数辅助完成。
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