周祖國，李 楠，鄭晨皓

(西安機電信息技術研究所，陜西 西安 710065)

0 引言

調頻無線電引信是利用回波信號與發(fā)射信號之間的頻率差來實現定距功能[1]。這種體制的引信具有定距精度高、抗干擾性能好，測距誤差理論上不受目標反射特性等因素的影響，在現代戰(zhàn)爭中得到越來越廣泛的應用。

在調頻引信的研制與生產過程中，對引信工作參數的檢測通常通過手動調試儀器的方式來完成，對引信啟動靈敏度的檢測往往采用推板[2]、滑彈和靶場回收試驗的方法來進行測試。手動控制儀器的測量方式存在測試效率低并存在人為因素影響的問題；采用推板、滑彈的測試方法最大局限性在于無法模擬高速彈目交匯環(huán)境，同時也會引入人為因素影響；依靠靶場試驗驗證產品性能時，存在多次反復試驗的可能，多次的反復靶場試驗不利于降低產品的研制或生產成本。常用的反射板試驗法雖在多普勒無線電引信檢測中應用較為廣泛，但該方法不適用于調頻引信[3]。近年隨著調頻引信的不斷發(fā)展，其測試方法也在逐步改進、提高，出現了借助虛擬儀器構建的無線電引信自動化測試方法，該方法提高了產品的測試效率，但受虛擬儀器的制約，其無法模擬射頻回波信號，無法從射頻前端對產品進行完整測試[4]。除基于虛擬儀器的無線電引信測試方法外，也出現了基于通用模塊的無線電引信測試方法，其方法雖引入了電源模塊、通訊模塊、數字I/O模塊等部分通用模塊，但必須配合一些非標的信號產生模塊、延時模塊等才能完成測試任務，影響了測試的通用性[5]。針對調頻引信檢測存在測試效率低、通用性差的問題，本文提出了基于通用儀器的調頻引信測試方法。

1 調頻引信測試概況

調頻引信主要工作參數包括工作電流、中心頻率、工作帶寬、輻射功率、調制頻率、啟動靈敏度等工作參數。要完成對引信以上工作參數的測試，一般采用實驗室靜態(tài)測試和外場動態(tài)測試的方法。

調頻引信靜態(tài)測試，現階段用電源、示波器、信號源、萬用表、頻譜儀等常用儀器測試，參數測試時需通過手工調試儀器進行，逐項測試，此方法適用于測試數量較小的情況，當批量較大時測試效率顯得較低。近年出現了利用半自動方法的測試儀器，通過彈簧觸點，可以一次測試幾項參數，測試效率有所提高。測試效率若要進一步提高只能依賴自動化的測試方案，自動化測試系統(tǒng)的發(fā)展方向主要為通用化、標準化、模塊化和網絡化[6]。

對引信的目標交匯時啟動靈敏度的檢測常采用推板、滑彈試驗方法進行測試。推板試驗是引信不動，通過人工推動模擬靶板來模擬彈目交匯，由于引信天線方向圖有方向性，一發(fā)引信往往需要許多次推板才能測出引信的目標信號，且每次推板存在人為因素的影響。例如同一發(fā)引信不同的人測試，或同一發(fā)引信不同批次測試，都可能測出不同的參數值，測試誤差較大，效率較低。在小批量試驗時可用，當引信批量較大時，此方法顯得不足。

滑彈試驗是利用引信在高空鋼絲上滑動，引信做自由落體運動來模擬彈目交匯環(huán)境[7]，此方法能較真實的模擬引信在彈道飛行中的環(huán)境，但耗費人力物力，實驗操作較繁鎖，試驗成本較高。

推板實驗和滑彈實驗只能模擬引信低速環(huán)境下的模擬交匯環(huán)境，但引信通常工作在高速的彈道環(huán)境中，因此為了檢測引信的啟動靈敏度，設計引信信號處理通道的帶寬時必須適應高速和低速的彈道環(huán)境，這樣勢必降低了引信的抗干擾性能。為了提高引信抗干擾性能，當設計的信號處理通道只適應高速目標時，則無法利用推板或滑彈的方式來測試引信啟動靈敏度。

2 基于通用儀器的調頻引信測試方法

2.1 硬件組成

為了使基于通用儀器的調頻引信測試方法具有很好的通用性、可擴展性和穩(wěn)定性，所有通用儀器設備均選用知名廠家的具有USB標準通訊接口和可編程功能的高性能產品，通用儀器設備與計算機之間通過USB總線進行連接。

基于通用儀器的調頻引信測試方法所需硬件設備由通用儀器設備和專用設備兩部分組成。通用設備包括計算機、USB集線器、接口轉換器、頻譜分析儀、程控電源、程控開關、數字示波器、射頻信號源和任意波發(fā)生器；專用測試設備包括測試夾具、回波吸收箱、收、發(fā)天線和測試電纜。硬件組成框圖如圖1所示，下面分別描述各硬件設備的主要功能及其作用。

計算機是整個測試方法的控制中樞，負責與各通用儀器設備建立通訊關系，控制整個測試時序，并負責對測試結果進行合格性判斷、錄入測試結果和管理測試數據；程控電源1提供產品的裝定供電，程控電源2提供產品的工作供電。程控開關用于測試產品的觸發(fā)功能時模擬引信內部慣性開關的閉合動作，數字示波器測試產品的調制信號參數并偵測產品輸出的點火信號，確定產品的啟動靈敏度，射頻信號源和任意波發(fā)生器模擬射頻回波信號，回波吸收箱用于以減少周圍物體反射及外界電磁干擾對測試的影響；測試夾具用于定位待測產品，確保測試時產品空間位置的一致性，消除因產品測試位置的差異帶來的測試影響。接收天線用于接收待測產品的輻射信號，發(fā)送天線用于發(fā)送模擬的射頻回波信號。

圖1 硬件組成圖Fig.1 The hardware diagram

2.2 基于通用儀器的調頻引信測試方法

通過選用具有標準通訊接口的通用儀器構建了調頻引信硬件測試平臺，與之配套的專用測試軟件的測試方法主要分為以下幾個步驟：

1) 模擬火控系統(tǒng)裝定引信工作模式

調頻引信一般具有近炸、觸發(fā)、延期等多種工作模式?；鸺龔棸l(fā)射前根據具體作戰(zhàn)需求由火控系統(tǒng)通過通訊總線提前對引信工作模式進行裝定，發(fā)射后根據預先裝定的工作模式進行作用。在測試過程中，為實現引信的全功能檢測，專用測試軟件需控制設備對引信各工作模式逐一裝定，逐一測試?；鹂叵到y(tǒng)與引信之間通訊接口一般采用RS485或RS422通訊接口，所以通過通訊接口轉換器可實現計算機模擬火控系統(tǒng)對引信工作模式進行裝定。

2) 偵測引信靜態(tài)工作參數

引信靜態(tài)工作參數主要包括工作電流、中心頻率、工作帶寬、輻射功率、調制頻率等工作參數。計算機控制程控電源對引信加電使其工作，從程控電源中讀取工作電流，利用頻譜分析儀偵測中心頻率、工作帶寬、輻射功率，利用數字示波器測試調制頻率。

3) 模擬射頻回波信號或模擬慣性開關閉合動作

當引信裝定為近炸功能時，采用基于干擾機原理模擬射頻回波信號。該方法的基本原理為：首先對接收到的引信信號進行分析，在獲得其特征參數后，復制該信號轉發(fā)給引信，復制過程中疊加上速度欺騙和距離欺騙信息。采用這種方法，不僅能可靠的啟動引信，還能對啟動電平進行定量的測試。計算機利用已經偵測的中心頻率、工作帶寬、調制信號頻率等參數控制射頻信號源和任意波發(fā)生器模擬射頻回波信號。

當引信裝定為觸發(fā)功能時，采用程控開關模擬慣性開關閉合動作。當引信觸地時，內部慣性開關閉合，觸發(fā)點火通道啟動輸出觸發(fā)點火信號。通過對慣性開關閉合動作的模擬，可以檢測引信觸發(fā)點火通道性能。

4) 偵測引信點火信號并確定近炸啟動靈敏度

模擬的射頻回波信號經射頻信號源送出，通過天線輻射到吸收箱中。引信接收模擬回波信號與發(fā)射信號進行混頻并將混頻后的差頻信號交予信號處理進行濾波、放大、識別處理。當模擬回波信號輸出功率達到一定的值時，偵測到引信的點火輸出信號，該輸出功率值定義為引信的相對啟動靈敏度。

5) 將測試結果錄入數據庫管理

數據庫利用Access編制，專用測試軟件通過ADO.NET進行數據訪問。Access是Microsoft公司Office軟件的重要組成部分，是現今流行的臺式數據庫管理軟件，它操作簡便、占用資源少。將偵測的引信工作參數逐一進行合格性判斷并將產品編號、生產批次、測試溫度等信息一起錄入數據庫中。

專用測試軟件采用NET技術的組件化程序設計思想。組件化程序設計結合了對象技術和組件技術，軟件由被封裝的組件裝配而成，在滿足安全性的基礎上，提高了軟件的編制效率，保證了軟件的可重用性和可擴展性。專用測試軟件通過驅動程序與儀器通訊，并通過SCPI標準儀器命令集指控制儀器設備工作，軟件測試流程見圖2所示。

圖2 軟件流程圖Fig.2 The software flow chart

啟動測試軟件，測試程序開始運行，完成整個測試的初始化工作，保證所有通用儀器設備在指定的工作狀態(tài)正常運行。按照設定的程序首先對產品進行功能裝定，功能裝定完畢后進入產品靜態(tài)工作參數測試環(huán)節(jié)，利用頻譜分析儀測試產品的中心頻率、工作帶寬、調制參數等信息；利用程控電源測試產品的工作電壓、工作電流等信息；利用數字示波器測試產品噪聲、信號幅度等信息。當所有靜態(tài)參數測試完畢后進入射頻回波模擬狀態(tài)，利用偵測的引信參數結合射頻信號源模擬高速的射頻回波信號，或利用程控開關模擬產品慣性開關閉合動作。最后進入偵測引信點火信號環(huán)節(jié)，根據輸出的射頻信號源功率確定引信的啟動靈敏度以及點火回路的性能。待所有工作模式測試完畢后，將所有測試結果錄入數據庫進行統(tǒng)一管理。

3 應用試驗驗證

選取5發(fā)調頻引信分別采用基于通用儀器的調頻引信測試方法、傳統(tǒng)手動方式測試方法和推板或滑彈測試方法進行測試，測試參數均選為一樣。

基于通用儀器的調頻引信測試方法自動化程度高，裝入待測產品后，一鍵即可完成產品所有參數的測試及合格性判斷，產品參數測量結果如圖3所示，參數測量結果錄入數據庫后的產品合格性判斷結果如圖4所示。完成單發(fā)產品測試的平均時間約1 min，而采用傳統(tǒng)手動方式完成測試及數據記錄需要時間平均約5 min，采用推板或滑彈完成測試需要時間平均約10 min。由此可見基于通用儀器的調頻引信測試方法測試效率明顯得到了提高；由于采用計算機控制下的射頻回波模擬方式，將高速條件下的引信多普勒信號調制到射頻回波信號中，因此該測試方法可以模擬高速彈道環(huán)境，解決了推板或滑彈只能進行低速交匯測試的問題；該測試方法所用到的儀器設備均為常見通用儀器設備，僅需對測試軟件作適應性修改便可用于同類產品的測試，具有較強的通用性。

基于通用儀器的調頻引信測試方法對引信工作參數及性能的測試均通過計算機控制通用儀器完成，其測量結果和測量精度由儀器自身精度及性能保證。該測試方法已在多個項目中得到廣泛應用，經該測試方法驗收合格的產品在動態(tài)飛行試驗中表現優(yōu)異。動態(tài)飛行試驗結果表明該測試方法能真實反映產品的性能。

圖3 產品工作參數測量結果Fig.3 Measurement results of product working parameters

圖4 產品合格性判斷結果Fig.4 Product qualification judgment result

4 結論

本文提出了基于通用儀器的調頻引信測試方法。該測試方法選用具有標準通訊接口的通用儀器構建硬件測試平臺，編寫了調頻引信專用測試軟件。運行該測試軟件，計算機控制通用儀器對調頻引信主要工作參數進行自動化測試，對各參數的測試結果進行實時分析、顯示并錄入數據庫進行統(tǒng)一管理。應用試驗表明，該測試方法自動化程度好、測試效率高、通用性強。