快速RF传输路径测试

“在Lowell我们生产超过300种电缆，”电缆工程经理Herb Pflanz说。“我们使用裸线、Teflon、 Kapton和Nomex制造军用和商用客机的电缆。”电缆长度从6英寸到数百英尺不等。多数在直流到18GHz频率范围内工作，但也有些在26.5GHz~50GHz频率范围内工作。

工程师通过测量发送功率、反射功率、VSWR和插入损耗对电缆进行测试。用户可能以dB/m或dB/100英尺的形式指定插入损耗值。“在电缆频率和损耗间必须进行折衷。电缆直径越大，插入损耗就越小，但频率范围会变低，”Pflanz说。“由用户指定电缆损耗、长度和频率范围，然后以此确定电缆直径。”

有时，用户要求有一组时延、插入损耗或相位匹配的电缆。用户经常要求相位匹配误差在±10°范围内。为了满足这一要求，Tyco Electronics的工程师设计了可达到最高可能传播速度的电缆。据Pflanz称，典型的电缆传播速度通常在光速的76%~82%之间。

图5具有相同物理长度但传播速度不同的电缆会使输出形成相位差

电缆传播速度对电缆电气长度有影响。“由于传播速度的不同，12英寸电缆的电气长度可能会跟14英寸电缆的一样，”Pflanz说。图5展示了两条长度相同，但以不同速度传输信号的电缆。这样就会使以同一相位进入电缆的信号产生相位差。为了使输出相位一致，两条电缆所需的物理长度会有所不同。

Tyco Electronics有一个电缆特性数据库，工程师可利用它来选取匹配的电缆。在一定的物理长度下，同批生产的电缆电气长度会基本相同。但是，即使采用相同的材料和工艺制造，不同批生产的电缆传播速度会有差异，因此电气长度也有所不同。根据用户对电缆的长度要求，该公司可供应长度不同但电气长度匹配的电缆。

用户还可能要求提供振幅平衡电缆。通常这些电缆的插入损耗误差为±5%，但也可能有更严格的要求。

连接

Tyco Electronics的工程师还设计各种标准和定制的RF连接器。这些连接器在Lowell生产。一些连接器的设计很复杂，包括键环(keying ring)和自锁机制，以防止不当使用连接器。还有一些则弯曲45°~ 90°。一些连接器还带有现场可更换端头。

连接器的主要电气测量包括峰值功率处理、平均功率和插入损耗。额定平均功率因频率而异，多数在50W~500W范围内。不过某些连接器可用于数千瓦功率的场合。工程师使用功率测试仪和网络分析仪测量这些参数。

连接器和电缆在电子设备间传输各种信号。Tyco Electronics还制造各种放大器、滤波器、LRU及其它信号处理设备。LRU包括模拟元件，如微处理器控制的放大器和频率转换器。

很多RF部件都带有可调增益和频率响应等参数的模拟输入。LRU中基于微处理器的数字控制板带有数模转换器，可产生所需电压。工程师利用数据采集系统测量和校准控制电压。高级总工程师Ravi Hans所领导的一个有八名工程师的小组负责开发用于测试和校准RF部件的数字控制板和测试系统。

Hans小组中的工程师用Agilent 的示波器、逻辑分析仪、电源和数据采集系统测试控制板。这些工程师开发了可同时进行数字和RF测试的测试板。通过采用现场可编程门阵列(FPGA)，工程师可以针对每个数字控制器设置一个测试板。“我们连接板卡的接口很独特，需要有可重新配置的测试板，”Hans说。该测试板带有RS-232和USB计算机接口，用于实现自动控制和配置。

为了使数字测试自动化，工程师开发了一个可重新配置的测试执行程序，该程序使用NI公司的LabWindows/CVI编写。“我们可以复用工程评估代码，将其转用于生产阶段，”Hans接着说。

Hans小组的工程师还与天线工程师协作开发了一种用于干扰自制爆炸装置(IED)引爆信号的设备。工程师设计好了软件和固件，供士兵来编程设定该干扰装置。他们还开发了RF信号功率、频率、频谱性能直流功耗测试系统。

生产阶段

总数为数百到数千的RF元件和系统必须经过生产测试。由测试工程经理Bill Kane负责Lowell和San Jose的RF元件生产设施的生产测试的开发工作。

在这个组合设施中，生产测试团队维护着100多个测试系统。这些系统复杂程度不同，有些是实现测试台上几种仪表的自动化，而有些则实现一、二甚至三个机柜测试设备的自动化。这些测试系统不仅用于测试无源元件，还用于测试多功能部件(MFA)，频率范围为直流到50GHz。

典型情况下，自动测试系统可节省90%的单位循环时间。例如，某个复杂的电子战系统手工测试需要超过40小时的时间，而现在可在三个温度下在三小时内完成测试。此外，这些测试系统还具有“启动了就不用管”的能力，这样，一个操作人员就可以同时运行几个测试，还可以不需要操作员在夜间进行测试。

在Tyco Electronics，测试工程师开发的系统既有政府资助的也有公司出资的。政府资助的系统专用于测试特定范围的一些产品，而公司出资的系统则可用于测试各种产品。测试工程师通常会对公司出资的系统进行重新配置，用最新的设备和软件满足新项目的需求。

四个单机柜测试台用于测试三种大功率放大器。由钉床部件将测试仪电源接到印刷电路板。网络分析仪、频谱分析仪和数字万用表则测量大多数参数。

“我们开发了自动测试站，设计工程师则可进行实验台测试。” Kane说。“在开发产品期间使用自动测试仪。在进行设计工程阶段，我们经常编写他们需要的自动化代码。在随后的生产中我们会重复使用此代码。”

Kane小组的软件工程师已使用Agilent Vee开发了一个测试功能库，他们经常使用该库测试新产品。测试软件将测量结果存在数据库中，可为每个部件生成多达90页的数据，具体数据量随测试长度而异。非保密数据存在一个Oracle数据库中，工程师可以对此数据进行分析，找出需要数天测试才能表现出的趋势，以对生产工艺进行改进。

Tyco Electronics的工程师对军事和航天领域所用的天线、元件和系统进行广泛的测试。“为项目开发团队所提供的构建室内自动测试系统的能力使开发周期和成本得到巨大的改善。”该部门质量经理和运营执行官John说。