CN115119073A - 一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置和方法。该装置包括电源模块、信号源模块、第一～第八被测件数字瞬时测频接收机、信号/电源切换模块和计算机模块；方法为：首先将初始化连接信号源模块和信号/电源切换模块，设置或读取当前被测件数字瞬时测频接收机的基本参数，同时设置测试参数；然后发送指令至信号/电源切换模块，实现电源、射频、信号端口的自动切换；测试软件读取被测件数字瞬时测频接收机测得的频率码二进制，计算当前测试频率值、单点测频误差和整个测频误差，将测试数据保存为文件并绘制测频误差曲线；根据模块数量和编号进行循环，完成全部测试。本发明具有自动化程度高、测试速度快、准确率高的优点。

Description

一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置和方法

技术领域

本发明涉及数字瞬时测频接收技术领域，特别是一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置和方法。

背景技术

瞬时测频是一种基于相位比较法的频率测量方法，具有截获概率高、覆盖频率范围宽等优点，在现代电子战中适用于电子情报侦察、雷达告警等。采用了瞬时测频的侦察接收机被称为瞬时测频接收机，具有结构简单、灵敏度高、侦查频带宽、分辨率高等优点，广泛应用于多种电子战设备中。

瞬时测频技术最早是在20世纪50年代由MULLARD实验室开始发展，随后美国的SYVACUSE大学研究中心和STANFORD研究院也开始研究。早期的模拟式瞬时测频通常利用波导微波元件、行波管和阴极射线显示器来实现，系统体积大，结构复杂，一般只用于地面设备和较大的平台上。宽波段带状线耦合器和固态砷化镓放大器的出现使微波元件的尺寸显著减小，在20世纪70～80年代，采用这种改进元件以及处理数字化的瞬时测频开始出现。

随着数字技术的发展和电子元件工作频率的提高，各种新型的瞬时测频技术不断出现，其中数字计数式和注入锁相式是两种较实用的瞬时测频技术。数字式测频技术利用高速ECL电路，通过对高速脉冲进行直接计数来实现测频。而注入锁相式测频技术则利用注入振荡器将注入信号的频率信息转换成相位信息，通过对相位量的测量实现对输入信号频率的瞬时测量。

数字瞬时测频接收机是电子战及其相关领域实现信号频率测量一种方法，其功能为接收输入的射频信号，输出测量的信号频率，主要指标包括频率测量精度，频率覆盖范围，测频灵敏度，适应信号脉宽，测频瞬时动态范围等。

针对数字瞬时测频接收机的测试，常用的方法有人工测试和自动测试两种，人工测试是人工手动控制信号源，同时用示波器人工测量并行输出的二进制码，人工记录并计算测量结果，同时人工统计结果；自动测试是结合自动测试设备进行测试。由于测试数据量大，人工测试的方法效率极低，人工测量和记录出错率也高；自动测试的方法效率较高，数据处理灵活，但当存在多个被测数字瞬时测频接收机时，现有自动测试系统每次只能完成单个模块的测试，多个模块之间切换仍然需要人工参与，在大规模生产、多模块试验、测试时效率仍然较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够自动切换多路瞬时测频接收机之间的接口、自动化程度高、测试速度快、准确率高的多路瞬时测频接收机的自动切换装置和方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置，包括电源模块、信号源模块、第一～第八被测件数字瞬时测频接收机、信号/电源切换模块和计算机模块；

所述电源模块连接信号/电源切换模块；所述第一～第八被测件数字瞬时测频接收机的射频、电源和串口均连接到信号/电源切换模块的一端，所述信号源模块将输出的射频信号、电源模块的电源连接到信号/电源切换模块的另一端；所述计算机模块一端通过WAN或GPIB连接到信号源模块，另一端通过RS232串口接到信号/电源切换模块。

作为一种具体示例，所述信号源模块采用安捷伦的HP83732B、安捷伦的N5182B或中电四十一所的AV1464A以及具有同样接口的信号源。

作为一种具体示例，所述计算机模块和信号源模块之间的接口采用GPIB接口或网络接口，其中GPIB接口所用模块为HP82357USB/GPIB接口或具有同样接口的转接器。

作为一种具体示例，所述信号/电源切换模块与计算机模块之间采用RS232串口连接。

作为一种具体示例，所述计算机模块中包含自动测试软件，功能为在多模块测试时，通过发送指令，实现自动切换电源、射频、信号端口，测试数据可按模块编号、测试状态分别自动保存，具有测试数据的统计分析、记录及测试曲线显示的功能，以及将数字瞬时测频接收机初始参数保存为文件和从文件中读取初始参数的功能。

作为一种具体示例，所述自动测试软件采用Visual Studio编写，所述信号源模块的控制调用Angilent的IO Libraries开发库和IO Control驱动。

作为一种具体示例，所述信号/电源切换模块接收信号源模块的射频信号和电源模块的电源信号，接收计算机模块的控制指令，通过FPGA对指令进行解析，实现切换射频、电源和通信信号到相应的第一～第八被测件数字瞬时测频接收机。

作为一种具体示例，所述信号/电源切换模块采用一个SPDT和两个SP4T构建的单刀8路射频开关，实现单路射频到多路射频的开关切换，采用多路功率继电器实现大电流的电源切换，采用FPGA实现计算机模块RS232串行接口到第一～第八被测件数字瞬时测频接收机R232串行接口之间开关切换。

一种多路瞬时测频接收机的自动切换方法，包括以下步骤：

步骤1、通过电源模块为信号/电源切换模块加电，信号/电源切换模块通过控制电缆连接信号源模块到计算机模块，通过射频电缆连接信号源模块到信号/电源切换模块，将第一～第八被测件数字瞬时测频接收机分别通过射频电缆、信号电缆连接到信号/电源切换模块；

步骤2、计算机模块利用测试软件设置或通过存储的文件读取当前被测件数字瞬时测频接收机的基本参数，包括零点频率、分辨率、输出位数、测试脉宽和功率；同时利用测试软件设置测试的频率起始点、频率终止点、频率步进、当前要测试的信号源模块的功率点、脉宽模式和脉宽；

步骤3、在测试软件中设置测试模块数量、编号和测试参数流程，然后通过计算机模块发送指令给信号/电源切换模块；信号/电源切换模块接收到指令后实现电源、射频、信号端口的自动切换；

步骤4、测试软件按照设置的从频率起始点开始，以频率步进为步进控制信号源模块，利用测试软件通过RS232串口读取被测件数字瞬时测频接收机测得的频率码二进制，计算当前测试频率值、单点测频误差和整个测频误差，最后将测试数据保存为文件并绘制出全部工作频段内的每个点的测频误差曲线；

步骤5、首先按照单模块测试模式完成单个被测件数字瞬时测频接收机的测试，然后根据模块数量和编号进行循环，直至完成全部被测件数字瞬时测频接收机的测试。

作为一种具体示例，步骤4中所述的计算当前测试频率值、单点测频误差和整个测频误差，具体如下：

当前测试频率值的计算公式为：

f_ri＝f₀+D_i×R_f (1)

式中，f_ri为数字瞬时测频接收机第i个频点输出频率，单位为MHz；f₀为数字瞬时测频接收机的零点频率，单位为MHz；D_i为数字瞬时测频接收机第i个频点输出二进制码所对应十进制数；R_f为数字瞬时测频接收机的频率分辨率，单位为MHz；i为测试频率点序号；

单点测频误差的计算公式为：

Δf_i＝f_si-f_ri (2)

式中，Δf_i为数字瞬时测频接收机第i个频点的频率误差，单位为MHz；f_si为频率源第i个频点输出频率，单位为MHz；f_ri为数字瞬时测频接收机第i个频点输出频率，单位为MHz；i为测试频率点序号；

频率测量精度的计算公式为：

式中，δ为数字瞬时测频接收机的测频误差，单位为MHz；n为测试点数；Δf_i为数字瞬时测频接收机第i个频点的频率误差，单位为MHz；i为测试频率点序号。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)实现了多个被测数字瞬时测频接收机所用射频、信号、电源接口的自动切换，无需人工参与，自动化程度高；(2)测试速度快，准确率高，测试数据可按模块编号、测试状态分别自动保存，同时还具备自动分析、并可画出测试曲线的优势，适用于电子战系统中的多路数字瞬时测频接收机的调试、测试及验收。

附图说明

图1为本发明多路瞬时测频接收机的自动切换装置的结构示意图。

图2为本发明多路瞬时测频接收机的自动切换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

结合图1，本发明一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置，包括电源模块、信号源模块、第一～第八被测件数字瞬时测频接收机、信号/电源切换模块和计算机模块；

所述电源模块连接信号/电源切换模块；所述第一～第八被测件数字瞬时测频接收机的射频、电源和串口均连接到信号/电源切换模块的一端，所述信号源模块将输出的射频信号、电源模块的电源连接到信号/电源切换模块的另一端；所述计算机模块一端通过WAN或GPIB连接到信号源模块，另一端通过RS232串口接到信号/电源切换模块。

作为一种具体示例，所述信号源模块采用安捷伦的HP83732B、安捷伦的N5182B或中电四十一所的AV1464A以及具有同样接口的信号源。

作为一种具体示例，所述计算机模块和信号源模块之间的接口采用GPIB接口或网络接口，其中GPIB接口所用模块为HP82357USB/GPIB接口或具有同样接口的转接器。

作为一种具体示例，所述信号/电源切换模块与计算机模块之间采用RS232串口连接。

作为一种具体示例，所述计算机模块中包含自动测试软件，其功能为在多模块测试时，通过发送指令，实现自动切换电源、射频、信号端口，测试数据可按模块编号、测试状态分别自动保存，具有测试数据的统计分析、记录及测试曲线显示的功能，和将数字瞬时测频接收机初始参数保存为文件和从文件中读取初始参数作为一种具体示例，所述自动测试软件采用Visual Studio编写，所述信号源模块的控制调用Angilent的IO Libraries开发库和IO Control驱动。

作为一种具体示例，所述信号/电源切换模块接收信号源模块的射频信号和电源模块的电源信号，接收计算机模块的控制指令，采用FPGA对指令进行解析，实现切换射频、电源和通信信号到相应的第一～第八被测件数字瞬时测频接收机，其中FPGA选用EP3C80F484。

作为一种具体示例，所述信号/电源切换模块采用一个SPDT和两个SP4T构建的单刀8路射频开关，实现单路射频到多路射频的开关切换；采用多路功率继电器实现大电流的电源切换，其中SPDT选用ADI公司的ADRF5027，频率覆盖9KHz～44GHz，SP4T选用ADI公司的ADRF5044，频率覆盖100MHz～30GHz。而各开关通道之间的插损在自动测试软件中提前设定进行补偿。其功率继电器选用STPI公司的4PDT的继电器EL410，选用5个继电器构建+5V、+12V、-5V、-12V四路电源输入到8路输出的切换，EL410工作电流可达10A，电压可达28V；采用FPGA实现计算机模块RS232串行接口到第一～第八被测件数字瞬时测频接收机R232串行接口之间开关切换。

结合图2，本发明一种多路瞬时测频接收机的自动切换方法，包括以下步骤：

步骤1、通过电源模块为信号/电源切换模块加电，信号/电源切换模块通过控制电缆连接信号源模块到计算机模块，通过射频电缆连接信号源模块到信号/电源切换模块，将第一～第八被测件数字瞬时测频接收机分别通过射频电缆、信号电缆连接到信号/电源切换模块；

步骤2、计算机模块利用测试软件设置或通过存储的文件读取当前被测件数字瞬时测频接收机的基本参数，包括零点频率、分辨率、输出位数、测试脉宽和功率；同时利用测试软件设置测试的频率起始点、频率终止点、频率步进、当前要测试的信号源模块的功率点、脉宽模式和脉宽；

步骤3、在测试软件中设置测试模块数量、编号和测试参数流程，然后通过计算机模块发送指令给信号/电源切换模块；信号/电源切换模块接收到指令后实现电源、射频、信号端口的自动切换；

步骤4、测试软件按照设置的从频率起始点开始，以频率步进为步进控制信号源模块，利用测试软件通过RS232串口读取被测件数字瞬时测频接收机测得的频率码二进制，计算当前测试频率值、单点测频误差和整个测频误差，最后将测试数据保存为文件并绘制出全部工作频段内的每个点的测频误差曲线；

当前测试频率值的计算公式为：

f_ri＝f₀+D_i×R_f (1)

式中，f_ri为数字瞬时测频接收机第i个频点输出频率，单位为MHz；f₀为数字瞬时测频接收机的零点频率，单位为MHz；D_i为数字瞬时测频接收机第i个频点输出二进制码所对应十进制数；R_f为数字瞬时测频接收机的频率分辨率，单位为MHz；i为测试频率点序号；

单点测频误差的计算公式为：

Δf_i＝f_si-f_ri (2)

式中，Δf_i为数字瞬时测频接收机第i个频点的频率误差，单位为MHz；f_si为频率源第i个频点输出频率，单位为MHz；f_ri为数字瞬时测频接收机第i个频点输出频率，单位为MHz；i为测试频率点序号；

频率测量精度的计算公式为：

式中，δ为数字瞬时测频接收机的测频误差，单位为MHz；n为测试点数；Δf_i为数字瞬时测频接收机第i个频点的频率误差，单位为MHz；i为测试频率点序号。

步骤5、首先按照单模块测试模式完成单个被测件数字瞬时测频接收机的测试，然后根据模块数量和编号进行循环，直至完成全部被测件数字瞬时测频接收机的测试。

综上所述，本发明实现了多个被测数字瞬时测频接收机所用射频、信号、电源接口的自动切换，无需人工参与，自动化程度高；此外，本发明测试速度快，准确率高，测试数据可按模块编号、测试状态分别自动保存，同时还具备自动分析、并可画出测试曲线的优势，适用于电子战系统中的多路数字瞬时测频接收机的调试、测试及验收。

Claims (10)

1.一种多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，包括电源模块、信号源模块、第一～第八被测件数字瞬时测频接收机、信号/电源切换模块和计算机模块；

所述电源模块连接信号/电源切换模块；所述第一～第八被测件数字瞬时测频接收机的射频、电源和串口均连接到信号/电源切换模块的一端，所述信号源模块将输出的射频信号、电源模块的电源连接到信号/电源切换模块的另一端；所述计算机模块一端通过WAN或GPIB连接到信号源模块，另一端通过RS232串口接到信号/电源切换模块。

2.根据权利要求1所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述信号源模块采用安捷伦的HP83732B、安捷伦的N5182B或中电四十一所的AV1464A以及具有同样接口的信号源。

3.根据权利要求1所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述计算机模块和信号源模块之间的接口采用GPIB接口或网络接口，其中GPIB接口所用模块为HP82357USB/GPIB接口或具有同样接口的转接器。

4.根据权利要求1所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述信号/电源切换模块与计算机模块之间采用RS232串口连接。

5.根据权利要求1所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述计算机模块中包含自动测试软件，功能为在多模块测试时，通过发送指令，实现自动切换电源、射频、信号端口，测试数据按模块编号、测试状态分别自动保存，具有测试数据的统计分析、记录及测试曲线显示的功能，以及将数字瞬时测频接收机初始参数保存为文件和从文件中读取初始参数的功能。

6.根据权利要求1和5所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述自动测试软件采用Visual Studio编写，所述信号源模块的控制调用Angilent的IOLibraries开发库和IO Control驱动。

7.根据权利要求1所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述信号/电源切换模块接收信号源模块的射频信号和电源模块的电源信号，接收计算机模块的控制指令，通过FPGA对指令进行解析，实现切换射频、电源和通信信号到相应的第一～第八被测件数字瞬时测频接收机。

8.根据权利要求1所述的多路瞬时测频接收机的自动切换装置，其特征在于，所述信号/电源切换模块采用一个SPDT和两个SP4T构建的单刀8路射频开关，实现单路射频到多路射频的开关切换，采用多路功率继电器实现大电流的电源切换，采用FPGA实现计算机模块RS232串行接口到第一～第八被测件数字瞬时测频接收机R232串行接口之间开关切换。

9.一种多路瞬时测频接收机的自动切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过电源模块为信号/电源切换模块加电，信号/电源切换模块通过控制电缆连接信号源模块到计算机模块，通过射频电缆连接信号源模块到信号/电源切换模块，将第一～第八被测件数字瞬时测频接收机分别通过射频电缆、信号电缆连接到信号/电源切换模块；

步骤2、计算机模块利用测试软件设置或通过存储的文件读取当前被测件数字瞬时测频接收机的基本参数，包括零点频率、分辨率、输出位数、测试脉宽和功率；同时利用测试软件设置测试的频率起始点、频率终止点、频率步进、当前要测试的信号源模块的功率点、脉宽模式和脉宽；

步骤3、在测试软件中设置测试模块数量、编号和测试参数流程，然后通过计算机模块发送指令给信号/电源切换模块；信号/电源切换模块接收到指令后实现电源、射频、信号端口的自动切换；

步骤4、测试软件按照设置的从频率起始点开始，以频率步进为步进控制信号源模块，利用测试软件通过RS232串口读取被测件数字瞬时测频接收机测得的频率码二进制，计算当前测试频率值、单点测频误差和整个测频误差，最后将测试数据保存为文件并绘制出全部工作频段内的每个点的测频误差曲线；

步骤5、首先按照单模块测试模式完成单个被测件数字瞬时测频接收机的测试，然后根据模块数量和编号进行循环，直至完成全部被测件数字瞬时测频接收机的测试。

10.根据权利要求9所述的多路瞬时测频接收机的自动切换方法，其特征在于，步骤4中所述的计算当前测试频率值、单点测频误差和整个测频误差，具体如下：

当前测试频率值的计算公式为：

f_ri＝f₀+D_i×R_f (1)

式中，f_ri为数字瞬时测频接收机第i个频点输出频率，单位为MHz；f₀为数字瞬时测频接收机的零点频率，单位为MHz；D_i为数字瞬时测频接收机第i个频点输出二进制码所对应十进制数；R_f为数字瞬时测频接收机的频率分辨率，单位为MHz；i为测试频率点序号；

单点测频误差的计算公式为：

Δf_i＝f_si-f_ri (2)

式中，Δf_i为数字瞬时测频接收机第i个频点的频率误差，单位为MHz；f_si为频率源第i个频点输出频率，单位为MHz；f_ri为数字瞬时测频接收机第i个频点输出频率，单位为MHz；i为测试频率点序号；

频率测量精度的计算公式为：

式中，δ为数字瞬时测频接收机的测频误差，单位为MHz；n为测试点数；Δf_i为数字瞬时测频接收机第i个频点的频率误差，单位为MHz；i为测试频率点序号。

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