高速數據采集卡在雷達測試中的應用

雷達性能指標是雷達是否處于最佳工作狀態(tài)的主要手段，它的標準如何將直接影響到雷達效能的發(fā)揮。為此，對雷達的主要性能指標應進(jìn)行必要的測試。

傳統的測試方法是利用隨機配發(fā)的測試儀器進(jìn)行，由于這些儀器是相互獨立的臺式儀器，且功能單一，通用性較差，在測試過(guò)程中對信號的處理主要是以模擬信號為主，測試步驟復雜，人為因素影響較大。隨著(zhù)計算機和集成電路的發(fā)展，一些智能測試儀器在雷達性能測試中相繼得到應用，然而，大部分儀器仍需要外部計算機或內置處理器（8031、8051等單片機），若需要特殊模塊（微波信號源等），仍需配備臺式儀器，雖攜帶不便，但不適合野戰條件下對雷達裝備的技術(shù)保障。

為適應雷達裝備性能測試的需要，我們研制了雷達智能性能測試系統，它是在軍用工控機底板的ISA槽中插入萬(wàn)用表卡、示波器卡、功率計卡、噪聲測量卡、微波信號源卡等PC虛擬儀器卡，由工控機進(jìn)行統一管理，適時(shí)對數據進(jìn)行采集、保存、處理，配以自動(dòng)測試軟件引導構成的智能化雷達性能測試儀器。

這樣，一臺儀器代替多種儀器，實(shí)現了多項性能指標的綜合測試。并且在測試精度、測試方法、操作使用等方面都優(yōu)于以前的儀器。

多用表卡
型號：DMM-100；直流、交流電壓量程：400mV、4V、40V、400V；分辨率0.1mV；電阻測量量程：400～40MΩ，分6檔，分辨率 0.1Ω；直流、交流電流量程：400mA、4A，分辨率0.1mA。它的功能主要是在程序的控制下，采集電壓、電流、電阻等數據，并實(shí)現與工控機進(jìn)行數據交換。

示波器卡
型號：Scope Card 220；2個(gè)通道；采樣率：20Msa/s；帶寬：2MHz；輸入幅度：Max 300V+PK；阻抗：1MΩ，25PF。它的功能主要是在程序的控制下，采集信號波形，并實(shí)現與工控機進(jìn)行數據交換。

微波信號源卡（自行研制）
工作頻率范圍：15G±400MHz，9450±200MHz；頻率顯示精度≤±5‰MHz；輸出功率：9G>5mw，15G>1mw；電調衰減范圍：9G，0～30dB，15G，0～20dB；衰減量顯示精度≤±1.0dB。它的功能主要是在程序的控制下，產(chǎn)生符合測試要求的微波信號，并實(shí)現與工控機進(jìn)行數據交換。

功率計卡（自行研制）
功率基準顯示精度1mw±1%；功率探頭測量范圍：GX2B-T2功率探頭，100μw～50mw；小功率測量精度±5%。它的功能主要是在程序的控制下，通過(guò)測試衰減后的小功率信號，自動(dòng)轉換成雷達發(fā)射機的實(shí)際功率，并實(shí)現與工控機進(jìn)行數據交換。

噪聲測量卡（自動(dòng)研制）
固態(tài)噪聲源頻率范圍：0.2～12.4GHz；固態(tài)噪聲源超噪比：16dB+(對應頻率的修正值)dB。它的功能主要是在程序的控制下，控制噪聲輸出大小，測試接收機的噪聲系數，并實(shí)現與工控機進(jìn)行數據交換。

雷達性能指標測試方法

利用性能測試專(zhuān)家知識庫，由計算機控制操作引導界面，通過(guò)調用各種測試虛擬儀器卡，自動(dòng)完成對雷達發(fā)射機功率，接收機靈敏度（或噪聲系數）和動(dòng)態(tài)改善因子等主要性能指標的測試。下面以接收機靈敏度測試為例說(shuō)明測試方法。

靈敏度是接收機的一項重要質(zhì)量指標，它表示接收機接收微弱信號的能力。接收機靈敏度通常以接收最小可辨輸入信號功率Pmin來(lái)表示，為使用方便，還常以最小可接收信號功率相對于某一標定功率電平P0比的分貝數A來(lái)表示，即：
A=10lg（Pmin/P0）(分貝)
接收機靈敏度在測量時(shí)有兩種定義。一是臨界靈敏度，接收機線(xiàn)性部分（包括混頻器、中頻放大器）輸出端達到信噪比1：1時(shí)，其輸入端所需的最小信號功率 Pmin。二是實(shí)際靈敏度，接收機輸出達到距離顯示器正常工作的最小信噪比時(shí)，其輸入端所需的最小信號功率Pmin。對某種雷達接收機靈敏度測量中，具體是用哪種定義，及輸出端信噪比是多少，應由生產(chǎn)雷達的工廠(chǎng)驗收技術(shù)條件所決定。

雷達接收機輸入端的最小可辨功率通常是很小的，一般在微微瓦的數量級，這樣微弱的微波信號，用功率計測量是十分困難的。因此，在工程上接收機靈敏度的測量不是直接測量接收機輸入端的最小可辨功率，而是采用一已知的標準功率源，經(jīng)過(guò)精密衰減器加到接收機輸入端，在保證輸出端信噪比為某定值（如1：1）時(shí)，此標準功率（1mw）被衰減的分貝數A，作為此接收機靈敏度-A（dB/mw）。

工控機自動(dòng)實(shí)現虛擬儀器調用、數據處理和下面所需界面引導，完成接收機靈敏度測試。
*正確連接：微波信號源卡輸出經(jīng)精密衰減器、同軸測試電纜接到接收機輸入端。接收機檢波電流輸出接到μA表輸入。
*裝定超始噪聲電流：微波信號源卡不輸出。接收機接電，增益置某規定值，μA表測出起始噪聲電流INO。
*裝安微波信號源卡頻率、功率：調整信號源頻率，使之與接收機調諧頻率一致，μA表指示最大，并裝定信號源輸出功率為1mw，記錄1mw時(shí)信號衰減 Dm。
*確定輸出端信噪比：增加微波信號源卡輸出衰減，使μA表指示為2INO，即信噪比1：1。
*求和計算靈敏度：A=衰減器衰減值dA+測試電纜衰減dL+饋線(xiàn)損耗dT-Dm。

實(shí)現性能測試的軟件表達

雷達性能測試靠測試引導軟件來(lái)實(shí)現。整個(gè)程序為用戶(hù)提供了一個(gè)集成化的測試環(huán)境和測試界面，測試者只需按測試界面的引導，就可自動(dòng)完成雷達性能指標的測試。

在軟件設計中，被測雷達、測試項目、被測雷達的各種性能指標測試所涉及的信息都建立了不同的數據庫。在操作界面中，從數據庫中讀取被測雷達，選取所測試的雷達，出現該雷達要測試的項目，選擇測試項目，進(jìn)入測試步驟，首先以文字、視頻、圖片等多媒體信息提示操作都按測試要求把性能測試儀器連接到被測雷達上，完成之后，根據測試需要，同樣以文字、視頻、圖片等多媒體信息引導雷達開(kāi)機，測試儀器接電等，進(jìn)行預熱。然后根據測試項目的不同出現各種不同的虛擬儀器卡的虛擬面板，根據提示對虛擬儀器進(jìn)行操作，在操作虛擬儀器過(guò)程中，根據不同的被測性能指標要求對需要的數據進(jìn)行采集、讀寫(xiě)和計算，并顯示測試結果。最后根據測試結果對雷達的性能作出評估，給出專(zhuān)家意見(jiàn)。在程序設計中，由于運用了大量的數據庫，因此增加了該儀器的可擴充性、修改性和開(kāi)發(fā)性，為軟件的升級和擴充提供了很大的方便。

結束語(yǔ)

以軍用工控機為平臺，結合PC虛擬儀器卡研制的雷達性能測試儀器，均采用標準化的模塊，由計算機對數據自動(dòng)采集、處理、顯示，保證了系統的高可靠性，提高了測試速度和精確性。實(shí)踐證明，PC虛擬儀器卡在雷達性能測試儀器中的應用，在克服現有的雷達測試儀器缺點(diǎn)的同時(shí)，將高科技含量的現代測試技術(shù)與計算機技術(shù)融與一體，強化了測試功能，優(yōu)化了人機界面，創(chuàng )造了可觀(guān)的軍事效益和經(jīng)濟效益，使雷達性能測試工作升了一個(gè)新水平，為自動(dòng)化程序低且功能單一的分離式雷達測試儀器的更新?lián)Q代開(kāi)辟了新的技術(shù)途徑。