传统测试设备与合成仪器的选择

　　过去几年来，测试工程师们不断地获得有关合成仪器的各种信息。围绕合成仪器的历史、含义以及其优势的很多评论，诞生了各种各样的文章。如果你是一位测试工程师或一个测试工程经理，曾有过大规模商用（或许基于cPCI/PXI）测试系统架构的经验，可能会将合成仪器与虚拟仪器关联起来。如果你是做军工、航天市场，并参加过多个政府工程，你可能会认为合成仪器就是NxText和ARGCS（Agile Reconfigurable Global Combat Support）计划。

　　在各种情况中，都很难实现针对大批量要求以及高测量性能要求的测试应用，并考虑到评估和选择一个微波综合测试环境的最实用方面。本文将描述一个选择过程，指导客户为相控阵雷达系统中发射接收（T/R）模块测试选择一个综合实现方法。

　　事实上与任何商用市场相比，过去军工航天领域的测试系统都没有在短期内应对过大批量需求。考虑一下这种情况：一家军工航天企业成功地进入了为相控阵雷达建立T/R模块的业务。此时，该公司通常会从只为单台雷达建造一个或几个单元，转而根据不同的雷达应用情况，制造数百甚至数千个单元。设想一名测试工程师，一直与从事T/R模块的设计与原型工作的一组混合信号微波元件工程师进行合作。经过多次提议，无数次会议，很多设计变动，并对一些原型累积了数千小时的测试数据，工程小组终于获得了引进几千到数百台雷达的业务，每单业务需要的模块数都比以前制造的原型总数高出两个数量级。事实上，第一个制造合同（阶段或批次）可能等同于完成整个开发周期所需时间。不要忘记还有建立与测试极其良好匹配与高性能T-R模块的附加需求，它的数量是工程开发与提议阶段次数的数千倍。

　　第一个生产测试计划作出来后，需要进行分析以纠正尺寸，根据生产需求选择测试设备类型并确定测试平台数量。在分析支持中，根据对原型的工程测试经验获得测试时间基准。这一过程结束时的研究结果表明，每个模块需要大约四小时的测试时间，前提是在生产阶段也采用与工程开发阶段相同的方案。若考虑被测模块数量以及合同的时间长度，这些结果可能会对财务和日程表有什么影响？怎样做才能找到一个实际可行而有益的解决方案？

　　被测设备（DUT）

　　在回应以上问题以前，先让我们再多了解一下DUT。一个T/R模块基本上是一个微型发射机/接收机（收发机），它需要对相位与振幅控制带宽脉冲信号作放大、发射，以及接收。发射/接收功能需要快速切换和高度隔离。所有各级都必须在整个工作频段内有良好的匹配，尤其是I/P端口。T/R电路需要尽可能高效（尤其是发射端），以降低功率需求，并在尽可能小的外形尺寸下减少散热。这点非常重要，因为可能要在一个相对较小的空间内安装多个模块。此时，散热和可靠性问题（除了连续和一致的性能以外）就成为重要考虑。其它参数也很重要，如谐波、压缩点/输出动态范围、三阶互调（TOI）、接收机噪声系数（为获得最好的灵敏度），以及占空比等。

　　因此，为确保DUT的质量与符合性，在开发期间，需要对上述所有参数仔细测量、优化和验证，并在生产期间作快速检验。另外，由于这些模块有灵活的频率，可以通过可编程移相器作电动控制，并且有可变的输出/输入功率，需要在大量条件与状态下检验所有的特性参数。所有这些就得到了一个由多维测量下多个测量点定义的测量空间，它确实需要高速和高测量精度，以降低不确定性，从而经济而高效地完成测试。测试环境还要极其稳定，对所有测量都表现良好的相关性，包括相同模块和所有模块之间，因为一个雷达阵列的质量对各个T/R模块质量有相同的依赖。

　　生产测试计划

　　当在工程模式下测试时，不仅需要对T-R模块原型的全部参数和特性做大量测试，而且还要系统地超越标准的性能参数，从而能同时提供性能（模块必须承受的超出规格条件的量）与制造（元件与制造活动产生的变动有多少）的安全容限。这种情况下，必定有大量的重复测试，因为要作必要的修正和返工，直到确保了所需的性能和制造参数。于是，在工程阶段，测试活动几乎与制造阶段同样频繁，但它们主要集中在对某些模块的反复测试，而不是对多个模块作逐一测试。在此阶段，很多公司就开始确定生产中所需要的测试环境，从而避免重复工作，并提供DUT测试环境从工程到生产阶段的无缝转移。

　　在生产测试中，速度与精度是关键。为了达到更好的成本效益，生产环境中要保证尽可能少的测试站（尽可能少的操作人员），以及尽可能高的吞吐量，同时保持最大的产量。在这种情况下，有两个额外因素就非常重要：

　　• 完全统一并遵循公认标准（如NIST）的系统级校准工作。这样能确保高精度、低不确定性，以及一致的测量结果。

　　• 生产测试环境与开发测试环境之间的质量一致性。这有助于高产量，以及高度相关的测量结果。