合成仪器体系架构与关键技术研究

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1、2011年2月第31卷第1期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementFeb．，2011V01．31．No．1文章编号：1000—7202(2011)0l一0007—05中图分类号：TP216．1合成仪器体系架构与关键技术研究种山1吴昱程2王凯让2(1．海军驻北京地区舰空导弹系统军事代表室，北京100854；2．北京无线电计量测试研究所，北京100039)文献标识码：A摘要合成仪器技术作为下一代自动测试系统中的一项关键技术，在装备综合保障中占据重要地位。介绍了合成仪器的基

2、本概念、体系架构及特点，详细论述分析了合成仪器中涉及的包括信号调理、ADC／DAC、数据处理器与总线、系统软件等关键技术及实现，并展望了合成仪器的发展前景。关键词合成仪器自动测试系统体系架构关键技术ResearchofArchitectureandKeyTechnologiesofSyntheticInstrumentZHONGShanlWUYu—chen92WANGKai．ran92(1．BeijingNardrepresatatineofficeofshipbomemissileueaponsystem，Beijing10

3、0854；2．BeringInstituteofRadioMetrologyandMeasurement，Beijing100039)AbstractSyntheticInstrument(SI)isoneofthekeytechnologiesinthenextgenerationautomatictestsystem(ATS)．Itplaysanimportantroleinequipmentintegratedlogisticssupport(ILS)．Basicconcepts，architectureandchara

4、cteristicsofSIareintroduced．KeytechnologiesofSIarediscussedindetail，includingsignalconditioning，AnalogtoDigitalConverter(ADC)／DigitaltoAnalogConverter(DAC)，dataprocessorandbus，systemsoftware，etc．Also，abriefoverviewofthefuturedirectioninSIispresented．KeywordsSyntheti

5、cInstrumentAutomatictestsystemTestsystemarchitectureKeytech—nologies1引言20世纪90年代中期，美国国防部为开发下一代自动测试系统，提出了合成仪器的最初原型，而现代合成仪器的概念则来源于软件无线电(SDR)的思想。合成仪器是一种模块化的硬件和软件测试方案，用来将单独的硬件和软件测试模块连接成一个新颖紧凑的系统并仿真标准仪器，最终结果是产生一种形态可变的通用系统架构。2合成仪器体系架构及特点传统的测试测量使用一种仪器进行一类测试，通过多种仪器实现一组完整的测试。

6、然而，不同的仪器往往具有类似的内部功能，实现这些功能的模块不尽相同(如：数字信号处理器，振荡器，ADC／DAC等)。将这些仪器中相同的部分模块化，“合成”它们的测量功能到一组功能模块上，并通过软件实现这组功能模块的控制，实现一种或多种传统·8·宇航计测技术2011年测试设备的功能。这样单个系统就能替代多台仪器进行各种微波、射频和数字测量，这组功能软件和硬件模块称为“合成仪器”(SI)。因此，合成仪器是一种可以重新配置的系统，它通过标准化接口把一系列硬件和软件构成组件链接起来，使用数字信号处理技术生成信号或进行测试测量。通过配置

7、合成仪器不同的组件，可以迅速构建矢量网络分析仪、频谱分析仪、RF信号发生器以及测量接收机等等诸多仪器的一系列测量功能。合成仪器包含四个主要组件：信号调节器、频率转换器、数据转换器、数字处理器。图l给出了合成仪器的基本组成方框图。信号输入微波信号模拟信号数字信号图1合成仪器的基本方框图信号调节器的主要功能是对连接测试系统被测件(UUT)的输Ⅳ输出进行匹配，调节输入或输出的信号电平等参数，主要由衰减器、滤波器、放大器等组成；频率转换器的主要功能是将信号从一个频率搬移到另一个频率上，包括上变频器和下变频器；数据转换器主要包括数字化器

8、(ADC)和任意波形发生器(AWG)，它们的核心部件即为ADC和DAC；数字处理器用于生成数据并发送给数据转换器或分析来自于数据转换器的数据。合成仪器可分为三类，模块化／松耦合开放体系合成仪器(A类)、一体化集成合成仪器(B类)、具体应用合成仪器(C类)。A类合成仪器由生产商