微波组件批生产测试系统建设
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0020-02
1.引言
近年来，随着国防事业的飞速发展，微波技术的应用日益广泛与深入。微波组件历来是雷达、通信等系统的关键设备，微波组件参数指标的好坏直接影响系统的性能，但由于系统的要求不同，微波组件在接口形式、频率范围、电压种类、技术指标等特性各不相同，这就需要经验丰富的工程师搭建测试系统并手动校准微波测试系统。微波组件进入量化批产阶段后，对于测量精度，可靠性以及人员，仪表的利用效率都有了更高的要求。
2.微波组件测试系统的必要性
2.1 微波组件测试
微波组件和普通低频电路一样，是由有源器件、无源器件和传输线组成，实现振荡、放大、检波、变频、开关等基本功能，再根据系统需要，将不同的基本功能连接到一起制作而成。由于微波结构是分布参数统，其内部的场分布仅在几何形状极为简单、规则的情况下能严格地求出，所以工程中遇到的大量问题一般都是用等效网络的方法来处理，而等效网络的参数则往往需要通过测量来确定，微波测量在微波研究中占有重要的地位。
2.2 测试系统的必要性
在微波组件的研发阶段，需要边测试边调试改进，依靠人工测量记录较为科学合理。随着微波组件设计定型量化批产后，人工测量记录就很难满足要求，最为明显的是有源相控阵雷达，通常情况一部相控阵雷达上最少有几百个微波收发组件，并且每一套收发组件都要有几十个参数测量，一个组件的数据测量就需要10分钟以上，仅仅采用人工测量每个收发组件，至少需要两个人才可以测试一组数据，后续还要专人进行数据审核，将需要很大的工作量。所以，在生产微波组件的过程中，测试系统的存在会对产品的进度和产品的质量等产生重要影响。
3.批生产测试系统搭建
3.1 测试系统组成
虽然微波组件功能千变万化，但指标的量化测量均要通过仪表来实现，目前微波组件生产厂家主要使用的测量仪表及功能分类见下表1，这些仪器仪表基本满足绝大多微波组件的测量，按测量仪器的功能进行区分也是测试系统搭建的基础。
一个完整的测试系统，除测量仪表外，软件和其他的硬件设备也是必不可缺的。
软件是测试系统的核心，主要包括仪器控制和数据处理两部分。
硬件主要包括：测量仪表、计算机、GPIB卡（或Lan网络）、开关矩阵、测试工装等，主要功能见下表2。
3.2 全自动测试系统
全自动测试系统的测试程序流程应当满足以下要求：
（1）被测件与测试仪表、测试仪表与计算机的联接；（2）控制测试仪器进行测量；（3）读取测试数据；（4）处理测试数据；（5）生成报告。其搭建的主要步骤如下：
1）硬件搭接：通过测试工装和开关矩阵实现被测件与测量仪器的连接，通过GPIB数据总线实现测量仪器、开关矩阵和计算机的连接，具体示意图见下图1：
2）仪器控制软件设计：硬件搭建完成后，自动测试软件是基于数据库方式进行自动测试。基于编程软件和测量仪表功能的日益完善，仪表控制已经相当成熟，目前测试软件关键在于测试步骤的设计，要最大程度减少开关矩阵的切换和仪器仪表的初始化，一个合理的测试步骤必须降低冗余的操作步骤，从而提高测试效率并降低出错率，在复杂组件的自动测试系统中尤为重要。
3）数据处理软件设计：测试处理软件引导测试人员动作，和仪表交互，采集测试数据，测试数据较准处理，生成测试报告。此外，还可以结合实际需求，增加和数据库中的标准指标数据进行对比功能，结合专家经验判断法则，实现故障定位和引导维修。
3.3 半自动测试系统
全自动测试系统具有功能齐全，操作简便等优点，极大的提高了微波组件的生产效率，但是缺点也比较明显：全自动测试系统成本高；系统搭建后仪器仪表必须固定；搭建过程时间较长；只能针对单一产品进行测试；全自动测试系统并不适合所有的微波组件，只适合批产数量较多且连续生产的较复杂微波组件。
半自动测试系统是对全自动测试系统的一个很好的补充。顾名思义，半自动测试系统就是将自动测试与人工测试相结合。半自动测试系统的形式多种多样，其本质就是降低一些全自动功能，结合微波组件的实际特点，以低成本的模式提高测试效率和仪表利用率，下面对一些具体形式进行介绍。
1）通用测试系统：根据微波组件指标的特点进行分类，搭建通用指标测试系统，例如：功率测试系统、增益噪声测试系统、VCO测试系统、控制电路测试系统等。实际测试时，可以将不同的微波组件接入对应的通用测试系统中，只需要通过可视化窗口，调整初始设置，即可完成该类指标测试。
2）采用可手动控制的开关矩阵，通过小键盘快捷键切换端口，实现组件端口与测量仪表端口之间的自由切换，大大降低测试过程中的拆装工作。适用于复杂组件的多指标联调以及单功能组件的大批量测试，应用情况参见下图2：
3）按上文表1中的指标测量仪表和辅助测量仪表分类，针对指标测量仪表建立测试指令库，主要实现数据提取功能；计算机原则上不对指标测量仪表进行控制，仍以手动控制为主，系统搭建过程如下：选择仪表--搭建硬件--从仪表指标库选择需要测试的指标--按实际测试流程编辑合适的快捷键--手动控制辅助测试仪表--小键盘快捷键控制指标测试仪表读取数据--完成测试生成表格。
该方法表面上看仅仅减少了一个人工记录过程，测试时间与手工测试相比没有明显优势，但是在实际应用过程中，该类系统搭建简单并且适用于大多数微波组件；此外，可以与通用测试系统、全自动测试系统以及开关矩阵配合，通过软件控制，选择每种微波组件最科学的测试流程。
4.结束语
本文介绍了微波组件测试系统的基本组成和结构，包括自动测试系统的优缺点和半自动测试系统的多样性，在微波组件量化批产阶段可以根据产品实际特点，自由灵活地选择搭建合适的测试系统。