CN116047441A - 用于tr组件的自动测试方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于TR组件的自动测试方法、系统，所述方法包括：在设置的信号幅度下，记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得多组采样数据；对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线；采用异常识别模型对多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的数值，对查询得到的检波电压数值重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中；对补充数据后的采样数据进行拟合，得到第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数；将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。采用上述技术方法，准确的确定检波电压和输出功率之间的关系。

Description

用于TR组件的自动测试方法、系统

技术领域

本发明涉及雷达天线技术，尤其涉及一种用于TR组件的自动测试方法、系统。

背景技术

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备，其中包括发射机、发射天线、接收机和接收天线等部分，而TR组件是指一个无线收发系统中射频与天线之间的部分，TR组件一端接天线，一端接中频处理单元，构成一个无线收发系统，其功能是对信号进行放大、移相和衰减。

根据TR组件的检波原理和测试方法，因组件间耦合器的耦合度有少许差别，所以相同输出功率下的检波电压会存在差别，因此需要对每个TR组件进行输出功率与采样电压值的计算，建立输出功率和检波电压的对应关系，根据此输出功率曲线对电压值进行限定，实现对TR组件的发射功率的确定，和发射功率过大保护和输出功率过低报警功能。因此，TR组件的调试目的是把输出功率和检波电压的对应关系的写入TR组件的控保板，使输出功率和检波电压满足此曲线关系，从而达到组件过反射功率保护功能。

现有技术中，TR组件的调试过程中，采样数据通常是离散的输出功率和检波电压，由于数据的不连续，未采样的部分难以准确预估TR组件的输出功率，容易存在偏差，并且存在输出功率过大或输出功率过低的风险。

发明内容

发明目的：本发明提供一种用于TR组件的自动测试方法、系统，通过对多组电压采样值和输出功率的采样数据进行拟合的方式，得到功率拟合曲线，在此基础上，通过对功率拟合曲线进行异常数据识别，判断未采样的部分是否存在数据异常，并对异常数据部分重新进行采样和拟合，提升最终功率拟合曲线的准确度，准确的确定检波电压和输出功率之间的关系。

技术方案：本发明一种提供用于TR组件的自动测试方法，包括：在多个工作频点下设置多个信号幅度，在设置的信号幅度下，记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据；对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线；采用异常识别模型对各个工作频点下的多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的输出功率数值和对应的检波电压数值，对查询得到的检波电压数值重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中；对补充数据后的工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到工作频点下的检波电压和输出功率之间的第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数；将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。

具体的，在工作频点下，将TR组件的输入信号源幅度从初始幅度开始，以单位采样幅度步进衰减，直到TR组件的输出功率达到或小于结束数值时停止，记录过程中TR组件的电压采样值和相应的输出功率。

具体的，在采集的采样数据中，保留TR组件工作在线性区域时的电压采样值和输出功率，排除TR组件工作在饱和区域时的电压采样值和输出功率。

具体的，所述异常识别模型的训练方法，包括：将多个检波电压和输出功率之间的样本关系曲线，并将样本关系曲线中存在异常的输出功率数值标记，作为训练数据输入所述异常识别模型；所述异常识别模型通过提取样本关系曲线上的点的斜率特征和斜率变化特征，判断样本关系曲线上的点对应的输出功率数值是否存在异常。

具体的，查询存在异常的输出功率数值对应的工作频点和信号幅度范围，在对应的工作频点和信号幅度范围下，重新采集电压采样值和输出功率的采样数据。

具体的，确定在各个工作频点下的最大输出功率和最小输出功率，获得多组工作频点的最大输出功率以及最小输出功率的保护数据。

具体的，将曲线拟合系数和保护数据转换为十六进制，输入控保板，基于保护数据限制TR组件的检波电压。

本发明还提供一种用于TR组件的自动测试系统，包括：信号源、脉冲发生器、波控板、衰减器、脉冲功率计、交换机和工控机，其中：所述脉冲发生器，通过射频电缆输出信号至信号源，通过控制信号电缆输出同步信号至波控板；所述信号源，通过射频电缆输出信号至被测TR组件；所述波控板，通过控制信号电缆输出控制信号至被测TR组件；所述衰减器，输入端口与被测TR组件的输出端口通过射频电缆连接，输出端口与脉冲功率计通过功率探头连接；所述工控机在多个工作频点下设置多个信号幅度，脉冲发生器输出设置的信号幅度，波控板和脉冲功率计分别记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据；所述工控机，用于对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线，采用异常识别模型对各个工作频点下的多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的输出功率数值和对应的检波电压数值，对查询得到的检波电压数值控制脉冲发生器、波控板和脉冲功率重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中；对补充数据后的工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到工作频点下的检波电压和输出功率之间的第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数；将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：通过采样数据拟合得到的功率拟合曲线进行异常数据识别，并对异常数据部分重新进行采样和拟合，准确的确定检波电压和输出功率之间的关系。

附图说明

图1为本发明提供的用于TR组件的自动测试方法的步骤示意图；

图2为本发明提供的用于TR组件的自动测试系统的结构示意图；

图3为本发明提供的功率曲线拟合系数和保护数据的协议格式示意图。

实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

步骤1，在多个工作频点下设置多个信号幅度，在设置的信号幅度下，记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据。

本发明实施例中，在工作频点下，将TR组件的输入信号源幅度从初始幅度开始，以单位采样幅度步进衰减，直到TR组件的输出功率达到或小于结束数值时停止，记录过程中TR组件的电压采样值和相应的输出功率。

本发明实施例中，在采集的采样数据中，保留TR组件工作在线性区域时的电压采样值和输出功率，排除TR组件工作在饱和区域时的电压采样值和输出功率。

在具体实施中，例如在在F1频率下（1885-1905MHz），将信号源幅度从X（dB），以步进Y（dB）往下衰减，直至组件输出功率为Z（W）止，记录期间的输出功率和检波电压，以文本文件格式存放在拟合模块的文件夹中，格式约定为一行数据表示一组数据，每行数据为“检波电压值-输出功率值”，其中数值X、Y和Z可以根据实际应用场景进行相应的设定。

在具体实施中，不同的工作频点下，TR组件的工作状态存在区别，在相同的检波电压下的输出功率也存在不同，因此可以记录不同的工作频点下对应的多组电压采样值和输出功率。

在具体实施中，为了可以提升拟合曲线的准备度，可以对采样电压值和输出功率的数据精度进行设置，采样电压值以毫伏（mV）为单位，精度保留至个位数，输出功率值以瓦（W）为单位，精度保留至小数5位数，另外是只保留TR组件工作在线性区域时的数据，原因在于，在饱和区域工作时，输出功率数据的可参考性明显下降。

步骤2，对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线。

在具体实施中，每个工作频点对应有多组采样数据（电压采样值和输出功率），在拟合后，每个工作频点也对应有一条功率拟合曲线。通常可以利用最小二乘法来对采样数据进行拟合。

步骤3，采用异常识别模型对各个工作频点下的多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的输出功率数值和对应的检波电压数值，对查询得到的检波电压数值重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中。

本发明实施例中，所述异常识别模型的训练方法，包括：将多个检波电压和输出功率之间的样本关系曲线，并将样本关系曲线中存在异常的输出功率数值标记，作为训练数据输入所述异常识别模型；所述异常识别模型通过提取样本关系曲线上的点的斜率特征和斜率变化特征，判断样本关系曲线上的点对应的输出功率数值是否存在异常。

在具体实施中，拟合方法是一种数学计算方法，通过已知的数据关系拟合曲线进而得到未知的数据关系，但是不能忽视的问题是，拟合结果与真实情况相比，可能会存在较大的偏差，而在偏差较大的情况下，就难以准确的对TR组件的输出功率有比较准确的估计，因此，需要在得到功率拟合曲线之后对其的准备度进行检测和识别，使得功率拟合曲线更加贴合实际的情况。

在具体实施中，异常识别模型可以是基于孤独森林（Isolation Forest）等异常数据检测算法建立，具体的异常识别逻辑是，基于功率拟合曲线的斜率变化特征，和功率拟合曲线上每个点的斜率特征进行识别，由于斜率特征可以表征检波电压和输出功率之间的关系的变化情况，由此判断某个点或某个区域的点的斜率特征或斜率变化特征和规律，与实际的TR组件的功率曲线存在区别，进而可以判断功率拟合曲线上的某个点或某几个点对应的输出功率数据存在异常，也即数据存在不准确的情况。

本发明实施例中，查询存在异常的输出功率数值对应的工作频点和信号幅度范围，在对应的工作频点和信号幅度范围下，重新采集电压采样值和输出功率的采样数据。

在具体实施中，在查询得到功率拟合曲线上的某个点对应的数据存在异常时，可以重新进行采集，需要说明的是，虽然可能异常识别模型查询得到某个点对应的数据存在异常，但实际上该点数据的异常，很可能是由于相邻范围内的多个点的数据异常所导致的，也很可能说明该点相邻范围内的多个点的数据也存在异常。因此，在重新采集时，首先查询异常数据点对应的检波电压数值，然后查询该检波电压数值对应的信号幅度，将该信号幅度扩展至一个信号幅度范围，也可以直接查询检波电压数值对应的信号幅度范围，信号幅度的范围大小可以根据实际应用场景进行相应的设定。在信号幅度范围内，可以获得不止一组的电压采样值和输出功率的采样数据，在将重新采集的采样数据补充后，相当于将功率拟合曲线上的异常点相邻范围内的数据都进行了一次更新，因此重新拟合得到的第二次拟合曲线准备度将会有十分明显的提升，与实际TR组件的功率曲线更加接近。

步骤4，对补充数据后的工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到工作频点下的检波电压和输出功率之间的第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数。

步骤5，将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。

本发明实施例中，确定在各个工作频点下的最大输出功率和最小输出功率，获得多组工作频点的最大输出功率以及最小输出功率的保护数据。

本发明实施例中，将曲线拟合系数和保护数据转换为十六进制，输入控保板，基于保护数据限制TR组件的检波电压。

在具体实施中，当TR组件功放工作在线性区域时，收集TR组件在某个工作频点时的输出功率对应的检波电压值，并按照TR组件的输出功率指标要求选取TR组件在此工作频点的最大输出功率对应的检波电压值作为最大功率保护阈值，选取该组件在此工作频点的输出功率过低（最小输出功率）对应的检波电压值作为输出功率过低阈值，基于最大功率保护阈值和输出功率过低阈值，可以限制TR组件的检波电压。

在具体实施中，保护数据可以是作为最大功率保护阈值的检波电压值，和作为输出功率过低阈值的检波电压值。

参阅图3，其为本发明提供的十六进制数据的协议格式。

在具体实施中，TR组件控保板的BIT组件（BIT指数据存储单位）可接受的数据为十六进制，因此格式需要约定和精度的调整，基于采用电压值和输出功率的数据格式，每个功率曲线结果数据需要扩大1000000倍，然后按照指定的协议格式采用十六进制数据，每个byte具有相应的意义，具体到数据的正负，协议格式如图3所示。

参阅图2，其为本发明提供的用于TR组件的自动测试系统的结构示意图

本发明还提供一种用于TR组件的自动测试系统，包括：信号源、脉冲发生器、波控板、衰减器、脉冲功率计、交换机和工控机，其中：所述脉冲发生器，通过射频电缆输出信号至信号源，通过控制信号电缆输出同步信号至波控板；所述信号源，通过射频电缆输出信号至被测TR组件；所述波控板，通过控制信号电缆输出控制信号至被测TR组件；所述衰减器，输入端口与被测TR组件的输出端口通过射频电缆连接，输出端口与脉冲功率计通过功率探头连接；所述工控机在多个工作频点下设置多个信号幅度，脉冲发生器输出设置的信号幅度，波控板和脉冲功率计分别记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据；所述工控机，用于对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线，采用异常识别模型对各个工作频点下的多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的输出功率数值和对应的检波电压数值，对查询得到的检波电压数值控制脉冲发生器、波控板和脉冲功率重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中；对补充数据后的工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到工作频点下的检波电压和输出功率之间的第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数；将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。

本发明实施例中，在工作频点下，工控机控制脉冲发生器将TR组件的输入信号源幅度从初始幅度开始，以单位采样幅度步进衰减，直到TR组件的输出功率达到或小于结束数值时停止，记录过程中TR组件的电压采样值和相应的输出功率。

本发明实施例中，在采集的采样数据中，工控机保留TR组件工作在线性区域时的电压采样值和输出功率，排除TR组件工作在饱和区域时的电压采样值和输出功率。

本发明实施例中，所述异常识别模型的训练方法，包括：将多个检波电压和输出功率之间的样本关系曲线，并将样本关系曲线中存在异常的输出功率数值标记，作为训练数据输入所述异常识别模型；所述异常识别模型通过提取样本关系曲线上的点的斜率特征和斜率变化特征，判断样本关系曲线上的点对应的输出功率数值是否存在异常。

本发明实施例中，查询存在异常的输出功率数值对应的工作频点和信号幅度范围，工控机在对应的工作频点和信号幅度范围下，重新采集电压采样值和输出功率的采样数据。

本发明实施例中，确定在各个工作频点下的最大输出功率和最小输出功率，获得多组工作频点的最大输出功率以及最小输出功率的保护数据。

本发明实施例中，工控机将曲线拟合系数和保护数据转换为十六进制，输入控保板，基于保护数据限制TR组件的检波电压。

在具体实施中，利用局域网技术，将脉冲发生器、信号源、脉冲功率计和工控机通过交换机连接组成一个小型局域网。在工控机中按照仪表的程控协议，即SCPI指令系统编制脉冲发生器、信号源、脉冲功率计的驱动程序，使用被测件的测试流程调用仪表驱动，实现仪表的程控，从而实现被测件的自动测试，获取被测件的输出功率和检波电压值。

在具体实施中，在测试时，把波控板、衰减器、液冷及被测件通过市电及射频电缆连接，形成测试系统。液冷的输入输出接口也接至被测TR组件的冷却接口。

在具体实施中，在测试流程中，信号源的信号输出端作为被测TR组件的输入激励，脉冲功率计作为组件输出功率测试仪表，检波电压在波控板的BIT回读数据中获取。

Claims (8)

1.一种用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，包括：

在多个工作频点下设置多个信号幅度，在设置的信号幅度下，记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据；

对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线；

采用异常识别模型对各个工作频点下的多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的输出功率数值和对应的检波电压数值，对查询得到的检波电压数值重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中；

对补充数据后的工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到工作频点下的检波电压和输出功率之间的第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数；

将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。

2.根据权利要求1所述的用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，所述在多个工作频点下设置多个检波电压的电压采样值，包括：

在工作频点下，将TR组件的输入信号源幅度从初始幅度开始，以单位采样幅度步进衰减，直到TR组件的输出功率达到或小于结束数值时停止，记录过程中TR组件的电压采样值和相应的输出功率。

3.根据权利要求2所述的用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，所述获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据，包括：

在采集的采样数据中，保留TR组件工作在线性区域时的电压采样值和输出功率，排除TR组件工作在饱和区域时的电压采样值和输出功率。

4.根据权利要求3所述的用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，所述异常识别模型的训练方法，包括：

将多个检波电压和输出功率之间的样本关系曲线，并将样本关系曲线中存在异常的输出功率数值标记，作为训练数据输入所述异常识别模型；所述异常识别模型通过提取样本关系曲线上的点的斜率特征和斜率变化特征，判断样本关系曲线上的点对应的输出功率数值是否存在异常。

5.根据权利要求4所述的用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，所述对查询得到的检波电压数值重新采集，包括：

查询存在异常的输出功率数值对应的工作频点和信号幅度范围，在对应的工作频点和信号幅度范围下，重新采集电压采样值和输出功率的采样数据。

6.根据权利要求5所述的用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，还包括：

确定在各个工作频点下的最大输出功率和最小输出功率，获得多组工作频点的最大输出功率以及最小输出功率的保护数据。

7.根据权利要求6所述的用于TR组件的自动测试方法，其特征在于，所述将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板，包括：

将曲线拟合系数和保护数据转换为十六进制，输入控保板，基于保护数据限制TR组件的检波电压。

8.一种用于TR组件的自动测试系统，其特征在于，包括：信号源、脉冲发生器、波控板、衰减器、脉冲功率计、交换机和工控机，其中：

所述脉冲发生器，通过射频电缆输出信号至信号源，通过控制信号电缆输出同步信号至波控板；

所述信号源，通过射频电缆输出信号至被测TR组件；

所述波控板，通过控制信号电缆输出控制信号至被测TR组件；

所述衰减器，输入端口与被测TR组件的输出端口通过射频电缆连接，输出端口与脉冲功率计通过功率探头连接；

所述工控机在多个工作频点下设置多个信号幅度，脉冲发生器输出设置的信号幅度，波控板和脉冲功率计分别记录检波电压的电压采样值和相应的TR组件的输出功率，获得在各个工作频点下的多组电压采样值和输出功率的采样数据；

所述工控机，用于对各个工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到各个工作频点下的检波电压和输出功率之间的第一次拟合曲线，采用异常识别模型对各个工作频点下的多条第一次拟合曲线进行识别，查询其中存在异常的输出功率数值和对应的检波电压数值，对查询得到的检波电压数值控制脉冲发生器、波控板和脉冲功率重新采集，得到相应的输出功率，将数据补充至采样数据之中；对补充数据后的工作频点对应的采样数据分别进行拟合，得到工作频点下的检波电压和输出功率之间的第二次拟合曲线以及对应的曲线拟合系数；将曲线拟合系数转换为十六进制，输入TR组件的控保板。

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