本发明涉及雷达系统的自动测试技术领域，尤其涉及一种数字阵列模块交互式检测装置及检测方法。
背景技术：
在目前雷达技术发展中，数字阵列技术越来越多的得到应用。应用这种技术的雷达叫数字阵列雷达，具有快捷的波束调度能力、优良的波束指向精度、良好的抗干扰性能，特别适合机载等升空平台运用。而dam(数字阵列模块)组件作为数字阵列雷达的核心部件，其内部由多个功能的集成电路来完成多通道高速数据采集与解调、多通道雷达数字波形产生、微波小信号接收与变频、大功率发射与变频等功能。所以dam具有高集成、多通道、多信号混合、多传输方式的技术特点。另外，因数字阵列雷达系统的微波全数字特点要求dam在高度集成、频率扩展、性能提高、功能扩大等方面发展协同的系统级封装设计，实现布局与版图结构优化，将元件设计、芯片设计、dam多功能电路设计、系统级封装结构设计、互连结构建模和电磁场、热场仿真技术等紧密结合，最终实现dam多种功能电路综合集成的系统级封装技术的高度集成设计，采用传统的测试方法技术已很难对其进行测试。
现有技术中暂未有专用于数字阵列模块的测试装置，传统的测试方法需要使用多种分散的传统的微波仪表设备，例如在测试数字阵列模块的接受状态时需要使用信号源，由信号源提供测试所需的激励信号；在测试数字阵列模块的发射状态时需要使用功率计或频谱仪。各种设备之间相互独立，携带及使用不便，且操作繁琐复杂。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述技术缺陷，本发明提供一种数字阵列模块交互式检测装置及检测方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种数字阵列模块交互式检测装置，所述被测数字阵列模块为收发一体化、光纤接口的数字阵列模块；所述检测装置的内部电路单元包括：
用于产生装置工作所需的80mhz超低相噪时钟信号的晶体振荡器模块；
用于产生装置工作所需的20mhz、40mhz、440mhz时钟信号的时钟电路模块；
用于产生装置工作所需的s波段本振的本振源模块；
用于将所述本振源模块产生的s波段本振信号进行放大并分为两路的本振放大功分模块；
用于对被测数字阵列模块进行控制和数据采集的信号产生及采集模块；
用于对被测数字阵列模块的射频通道进行合成，将合成后的信号送给信号产生及采集模块的功率分合模块；
其中：所述信号产生及采集模块分别与所述功率合成模块、所述本振放大功分模块和所述时钟电路模块连接，所述晶体振荡器模块、所述时钟电路模块、所述本振源模块以及所述本振放大功分模块依次连接；所述信号产生及采集模块、所述功率合成模块和所述本振放大功分模块分别与被测数字阵列模块连接；具体的：
所述信号产生及采集模块进一步包括：
用于产生中频信号以及对中频信号进行a/d采样的中频信号产生及采集子模块；
用于与被测数字阵列模块通讯连接的光纤通讯及控制子模块；
用于将中频信号上变频为射频信号的上变频电路子模块；
用于将被测数字阵列模块的射频信号进行下变频到中频信号的下变频电路子模块；
用于与外部计算机网络通信连接的网络通讯及传输子模块；
其中：所述中频信号产生及采集子模块分别与所述上变频电路子模块、所述下变频电路子模块、所述光纤通讯及控制子模块和所述网络通讯及传输子模块连接。
一种数字阵列模块交互式检测方法，包括如下步骤：
步骤s1，将被测数字阵列模块分别与所述信号产生及采集模块、所述功率合成模块和所述本振放大功分模块接通；将所述信号产生及采集模块与外部计算机接通；
步骤s2，利用所述晶体振荡器模块产生80mhz时钟信号，分别送往所述时钟电路模块和所述本振源模块；所述时钟电路模块将80mhz时钟信号接收并处理后产生20mhz、40mhz、440mhz时钟信号；所述本振源模块收到80mhz时钟信号后产生s波段本振，并将s波段本振送至所述本振放大功分模块；所述本振放大功分模块将所述本振放大并分为两路，分别送往所述信号产生及采集模块和被测数字阵列模块；若进行接收测试则进入步骤s3，若进行发射测试则进入步骤s4；
步骤s3，利用所述信号产生及采集模块将被测数字阵列模块切换至接收模式；设置需测试的本振源的频率码和数字阵列模块的信号通道，利用所述计算机控制所述信号产生及采集模块产生射频激励信号并送至所述功率分合模块；所述功率分合模块将所述射频激励信号分配至被测数字阵列模块的每一个通道，由被测数字阵列模块进行接收；利用所述信号产生及采集模块实时采集所述被测数字阵列模块的接收测试数据，并将所述接收测试数据发送至外部计算机进行数据处理；
步骤s4，利用所述信号产生及采集模块将被测数字阵列模块切换至发送模式；设置需测试的本振源的频率码和数字阵列模块的信号通道，利用被测数字阵列模块射频测试信号并送至所述功率分合模块；所述功率分合模块将所述射频测试信号进行合成，送至所述信号产生及采集模块进行处理；利用所述信号产生及采集模块实时采集所述被测数字阵列模块的发射测试数据，并将所述发射测试数据发送至外部计算机进行数据处理。本发明相对于现有技术的有益效果在于：
本发明将测试数字阵列模块接收功能时所需的激励信号产生功能与测试数字阵列模块发射功能时的信号采集功能整合为一体，设计了一种高集成的专用于数字阵列模块交互式检测装置，能够实现数字阵列模块的全程自动测试。检测装置使用时直接与被测数字阵列模块和外部计算机连通，即可开始检测，省去大量组装微波仪器设备的工作，携带方便、使用便捷、操作简单。
附图说明
图1为数字阵列模块交互式检测装置内部电路单元的总结构框图。
图2为信号产生及采集模块中的上变频电路子模块、下变频电路子模块以及中频信号产生及采集子模块的电路原理图。
图3为信号产生及采集模块中光纤通讯及控制子模块的电路原理图。
图4为信号产生及采集模块中网络通讯及传输子模块的电路原理图。
图5为时钟电路模块的电路原理图。
图6为本振源模块的电路原理图。
图7为本振放大功分模块的电路原理图。
图8为使用数字阵列模块交互式检测装置进行检测的操作过程流程图。
图9为数字阵列模块交互式检测方法的总流程图。
图10为数字阵列模块交互式检测装置外盒的立体结构示意图。
图11为数字阵列模块交互式检测装置外盒的主视图。
图12为数字阵列模块交互式检测装置外盒的俯视图。
图13为数字阵列模块交互式检测装置的使用状态图。
图14为被测数字阵列模块的外观结构示意图。
图15为接收测试模式时信号产生及采集模块的工作状态图。
图16为发射测试模式时信号产生及采集模块的工作状态图。
图17为被测数字阵列模块的工作原理图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，包括：
信号产生及采集模块1、中频信号产生及采集子模块101、上变频电路子模块102、下变频电路子模块103、光纤通讯及控制子模块104、网络通讯及传输子模块105、外盒2、盒体201、翻盖202、光纤接口203、电源接口204、安装插槽205、散热风扇206、散热孔207、晶体振荡器模块3、时钟电路模块4、本振源模块5、本振放大功分模块6、功率合成模块7、电源模块8、计算机9、数字阵列模块10、光纤接口1001、本振电源混合接口1002、射频输入输出口1003。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提供一种数字阵列模块交互式检测装置，其适用的数字阵列模块10具体为：一种16通道，收发一体化、光纤接口的新型数字阵列模块，主要应用于机载雷达，其结构形式为近似扁平长方体结构。图14为数字阵列模块10的外观结构示意图，其外部接口包括光纤接口1001、本振电源混合接口1002以及射频输入输出口1003。图17为数字阵列模块10的工作原理图。
本实施例提供的检测装置工作时，通过光纤接口1001对数字阵列模块10进行交互式控制；通过本振电源混合接口1002给被测数字阵列模块10提供本振和电源；通过射频输入输出口1003为组件提供信号激励和信号采集。
本实施例提供的检测装置的内部电路单元具体如图1所示，包括：
用于产生装置工作所需的80mhz超低相噪时钟信号的晶体振荡器模块3。
用于产生装置工作所需的20mhz、40mhz、440mhz时钟信号的时钟电路模块4。
用于产生装置工作所需的s波段本振的本振源模块5。
用于将本振源模块产生的s波段本振信号进行放大并分为两路的本振放大功分模块6。
用于对被测数字阵列模块10进行控制和数据采集的信号产生及采集模块1。
用于实现被测数字阵列模块10和信号产生及采集模块1之间射频信号交互传输的功率分合模块7。
以及，用于为所述内部电路单元内所有模块供电的电源模块8。
其中：信号产生及采集模块1分别与功率合成模块7、本振放大功分模块6和时钟电路模块4连接，晶体振荡器模块3、时钟电路模块4、本振源模块5以及本振放大功分模块6依次连接；信号产生及采集模块1、功率合成模块7和本振放大功分模块6分别与被测数字阵列模块10连接。
具体的，信号产生及采集模块1进一步包括：
用于产生中频信号以及对中频信号进行a/d采样的中频信号产生及采集子模块101；
用于与被测数字阵列模块通讯连接的光纤通讯及控制子模块104；
用于将中频信号上变频射频信号的上变频电路子模块102；
用于将被测数字阵列模块的射频信号进行下变频到中频信号的下变频电路子模块103；
用于与外部计算机网络通信连接的网络通讯及传输子模块105；
其中：中频信号产生及采集子模块101分别与上变频电路子模块102、下变频电路子模块103、光纤通讯及控制子模块104和网络通讯及传输子模块105连接。
如图15所示，在接收测试模式时，计算机9控制中频信号产生及采集子模块101产生中频信号，中频信号通过上变频电路子模块102变成射频信号，射频信号送给被测数字阵列模块10完成测试。
如图16所示，在发射测试模式时，计算机9控制被测数字阵列模块10切换到发射模式，并发射射频信号，射频信号通过下变频电路子模块103变成中频信号，中频信号送给中频信号产生及采集子模块101得出测试结果。
作为具体的实施方式，信号产生及采集模块1中的上变频电路子模块102、下变频电路子模块103以及中频信号产生及采集子模块101的电路原理图为图2；光纤通讯及控制子模块的电路原理图为图3；网络通讯及传输子模块的电路原理图为图4。
在实际应用中，信号产生及采集模块1具体可由fpga编程实现，在接收测试模式工作时，中频信号产生及采集子模块101在外部时钟及fpga的作用下，产生测试所需的中频基带信号。上变频电路子模块102对中频基带信号进行变频成为射频信号并放大后送给被测数字阵列模块10。光纤通讯及控制子模块104从被测数字阵列模块10中读取所需的测试信息，通过网络通讯及传输子模块105再送给外部计算机。
发射测试模式工作时，计算机通过网络通讯及传输子模块105模块发送控制指令给光纤在通讯及控制子模块104，光纤通讯及控制子模块104将控制指令传给被测数字阵列模块10，被测数字阵列模块10发射射频信号，下变频电路子模块103将射频信号下变频为中频信号，中频信号送给中频信号产生及采集子模块101进行中频直接采样变成数字信号，通过网络通讯及传输子模块105再送给计算机。
作为具体的实施方式，晶体振荡器模块3可选用型号为ocln503f4s12v-80m000的晶体振荡器；用于产生系统工作的80mhz超低相噪时钟信号，将80mhz超低相噪时钟信号输入至时钟电路模块4。
作为具体的实施方式，如图5所示，时钟电路模块4包括：型号为hmc394的可编程5位计数器、型号为adp-2-1w的一分三功分器。工作时，时钟模块将晶振送来的80m时钟进行分频和倍频，分别产生20m、40m、440m三种信号。
作为具体的实施方式，本振源模块5的具体电路原理图如图6所示，工作时，本振源模块5将晶振送来的80m时钟进行倍频和滤波，产生p频标和s频标两组信号，然后再通过混频放大产生测试所需的一本振信号。
作为具体的实施方式，本振放大功分模块6的具体电路原理图如图7所示，工作时，本振放大模块将本振源产生的一本振信号进行放大，并功分成2路输出。
作为具体的实施方式，电源模块8包括一路输入端和七路输出端；输入端接入220v市电，对220v市电进行降压后，七路输出端分别输出36v、24v、12v、8v、5v、3.3v、-5v的7路电源。其中，36v对数字阵列模块10供电，24v对散热风扇206供电，12v对晶体振荡器模块3供电，8v对时钟电路模块4、本振源模块5、本振放大模块6供电，5v、3.3v对信号产生及采集模块1供电，-5v对本振源模块5供电。
利用数字阵列模块交互式检测装置对数字阵列模块进行交互式检测的操作方法和工作原理将在实施例2的检测方法中具体阐述，在此不再赘述。
实施例2：
如图8所示，一种利用实施例1提供的检测装置对数字阵列模块进行交互式检测的检测方法，包括如下步骤：
步骤s1，将被测数字阵列模块分别与信号产生及采集模块、功率合成模块和本振放大功分模块接通；将信号产生及采集模块与外部计算机接通。
步骤s2，利用晶体振荡器模块产生80mhz时钟信号，分别送往时钟电路模块和本振源模块；时钟电路模块将80mhz时钟信号接收并处理后产生20mhz、40mhz、440mhz时钟信号；本振源模块收到80mhz时钟信号后产生s波段本振，并将s波段本振送至本振放大功分模块；本振放大功分模块将本振放大并分为两路，分别送往信号产生及采集模块和被测数字阵列模块；若进行接收测试则进入步骤s3，若进行发射测试则进入步骤s4。
步骤s3，利用信号产生及采集模块将被测数字阵列模块切换至接收模式；设置需测试的本振源的频率码和数字阵列模块的信号通道，利用计算机控制信号产生及采集模块产生射频激励信号并送至功率分合模块；功率分合模块将射频激励信号分配至被测数字阵列模块的每一个通道，由被测数字阵列模块进行接收；利用信号产生及采集模块实时采集被测数字阵列模块的接收测试数据，并将接收测试数据发送至外部计算机进行数据处理。
本步骤中的信号处理过程具体为：
在接收测试模式工作时，中频信号产生及采集子模块101产生测试所需的中频基带信号。上变频电路子模块102对中频基带信号进行变频成为射频信号并放大后送给被测数字阵列模块10。光纤通讯及控制子模块104从被测数字阵列模块10中读取所需的测试信息，通过网络通讯及传输子模块105再送给外部计算机。
步骤s4，利用信号产生及采集模块将被测数字阵列模块切换至发送模式；设置需测试的本振源的频率码和数字阵列模块的信号通道，利用被测数字阵列模块射频测试信号并送至功率分合模块；功率分合模块将射频测试信号进行合成，送至信号产生及采集模块进行处理；利用信号产生及采集模块实时采集被测数字阵列模块的发射测试数据，并将发射测试数据发送至外部计算机进行数据处理。
本步骤中的信号处理过程具体为：
发射测试模式工作时，计算机通过网络通讯及传输子模块105模块发送控制指令给光纤通讯及控制子模块104，光纤通讯及控制子模块104将控制指令传给被测数字阵列模块10，被测数字阵列模块10发射射频信号，下变频电路子模块103将射频信号下变频为中频信号，中频信号送给中频信号产生及采集子模块101进行中频直接采样变成数字信号，通过网络通讯及传输子模块105再送给计算机。
上述方法步骤为测试数字阵列模块单个信号通道和单个频点的测试方法，如需测试全部信号通道和频点，如图9所示，可以从第一个信号通道开始，将初始的本振源的频率码设置为0，开始测试，再依次增加本振源的频率码，重复执行步骤s3或步骤s4，直至当前信号通道的全部频点都测试完毕，再选择下一个信号通道，重复执行上述步骤，直至全部信号通道全部测试完毕。
本实施例的其他技术特征与实施例1类似，在此不再赘述。
实施例3
如图10至图12所示，一种数字阵列模块交互式检测装置，包括一外盒2，外盒2包括矩形条状的盒体201和翻盖202，实施例1的内部电路单元设置在盒体201内；盒体201的顶部设有与被测数字阵列模块相匹配的安装插槽205，安装插槽205分别与信号产生及采集模块、功率合成模块和本振放大功分模块接通；盒体201的表面设有光纤接口203和电源接口204，光纤接口203与光纤通讯及控制子模块104接通，电源接口204与电源模块8的输入端接通。
在本实施例中，为了防止数字阵列模块在测试过程中过热，盒体201的顶部设有若干散热风扇206，盒体201的侧面均布有若干散热孔207。
外盒2可设置一块显示屏208，用于显示当前设置的本振源频率码。
如图13所示，使用时，将被测数字阵列模块10放置在检测装置的盒体201顶部，将数字阵列模块10的射频输入输出口1003与安装插槽205对应插接，之后将外接市电接入电源接口204，将与外部计算机9连接的光纤接入光纤接口203。接下来，即可按照实施例2中的检测方法对数字阵列模块10进行测试。
本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。