合成仪器自动测试系统的结构特点

微波信号源和频谱分析仪等传统台面仪器为主，突显合成仪器具有节省机箱空间、节约功率和机动性的优点。

图1 合成仪器ATS系统与具有相同特性的台面仪器测试系统对比

SMARTE合成测试环境系列

艾法斯公司是一家微波/RF测试测量仪器供应商，对合成仪器有十年以上的开发经验，前期曾推出基于GPIB台面仪器和基于VXI模块仪器的合成仪器ATS系统，并且供应3/6GHz的多种PXI发生器/分析器组成的测量子系统和完整系统。它的合成系统部负责侦察雷达、人造卫星、电子对抗、导航识别、军用ATS系统、通用微波测试的设备。去年底合成系统部公布开发成功第五代的高性能合成测试环境SMARTE5000(合成多功能的自适应可重配置测试环境)，并展出样机。艾法斯公司认为SMARTE5000是业界领先的合成测试系统，具有高度集成和完整解决方案的测试环境，而其它竞争对手的合成仪器测量系统只是台面仪器或合成仪器的集合体，系统级的支持却留待ATS系统集成商或用户自行解决。

SMARTE5000系统在总体设计方案中着重解决的硬件和软件问题包括：

· 专用的合成机柜——不但能够安装商业现货的LXI模块仪器，而且能够安装不同供应商和不同工业标准的台面或模块仪器(GPIB、PCI、PXI等)。以便构成容纳多种接口标准的混合系统平台，便于选择性能价格比最高的商业现货仪器，构成可用性最高的合成系统硬件。

· 系统级软件环境——柔性软件和工业标准软件至关重要，故采用包括Windows、C/C++和国家仪器公司的Test Stand编程软件，还有高效率的测试程序库，内置具有个人特征的专用测试程序等。它们保证系统级的标准、验证、诊断和应用可获得快速升级和达到整体指标。

· 系统级硬件和系统级软件的紧密结合——SMARTE5000的开放式结构，便于由用户、系统集成商实现多功能扩展和自适应重新配置，对任何应用都能够提供最佳测试状态。目前SMARTE5000达到如下指标：

◇ 系统的两个激励和测量通道的最高频率达到40GHz，另外可扩展成为多通道的并行激励和并行测量，或者使用非合成仪器通道。

◇ 高度可配置的基带、窄带和宽带响应能力，快速调谐的本地振荡器，AM、FM、PM和任意波形的载波调制。

◇ 标准功率输出和测量程是-90dBm至+10dBm，分辨率优于0.1dB，采用功率放大器选项可扩大量程。

◇ 提供连续波和脉冲调制波的包络、平均、峰值、频谱功率测量，S参数和网络参数测量，具有高吞吐率和高测量速度。

◇ 为卫星、雷达、电子对抗相控阵收/发器、ATS平台提供专用子系统和交钥匙工程。

PXI/PXIExpress合成仪器系列

在测试测量仪器业界的四种仪器总线标准中，GPIB总线将由LXI总线取代，VXI总线将由PXI总线接替。如果今后几年内没有新的仪器总线标准出现，则LXI和PXI两种仪器总线必然是合成仪器首选的接口。安捷伦公司是开发LXI总线的主要机构，并领先其它对手推出完整的基于 LXI总线的合成仪器ATS系统，已经交付美国海军使用。2007年底，艾法斯公司也完成基于LXI总线的Smarte5000合成仪器ATS系统。国家仪器公司是PXI总线的原创机构，早期目标是中小型ATS系统，以国家仪器为首的PXI系统联盟虽然拥有1400多种模块，但使用频段集中在3GHz以下，不能满足国防/航天应用的微波/RF频段。2007年PXI系统联盟采取三种有效办法，促进PXI总线模块仪器向微波/RF频段和大型ATS系统发展。首先扩大机箱和板卡尺寸，由2U增加至3U，其次是PXI总线升级至PXIExpress总线，还有，采用PXIExpress电缆作为机箱-机箱，机箱-计算机主机之间的连接电缆。这些办法为PXI仪器进入大型ATS系统，亦即为实现合成仪器的ATS系统扫清障碍。目前，国家仪器公司联手相位矩阵(Phase Matrix)公司和BAE Systems(英国航空航天系统)公司共同开发基于PXI/PXIExpress模块仪器的合成仪器ATS系统。

国家仪器公司的实力在于LabVIEW等图形编程软件和数字化仪、PXI总线控制器等硬件，而且拥有多种多样的PXI模块仪器。相位矩阵公司在开发频率合成器，以及开发VXI和PXI的上、下变频器方面具有丰富经验，曾经制成以VXI/PXI模块为主的合成仪器样机。BAE系统公司更是名列全球第二国防防务公司，为宇航和海陆空三军提供系统集成服务，年营业额超过500亿美元。它们三家公司都有向合成仪器ATS系统市场进军的要求，2007年签订合作协议，开发最高频率26.5GHz的微波/RF频段，以PXI/PXIExpress模块仪器作平台的合成仪器ATS系统，将在2008年底完成原型机。三家公司的具体分工如下：

· BAE系统承担合成仪器子系统，DSP软件编程，全系统的