一种低成本高效测试方法――合成测试系统

在合成环境中，接口的选择没有什么影响。方案提供商可以混合采用PXI、VXI、GPIB、Ethernet、USB、PCI、PCI-X或包括交换结构在内的任何其它通信总线，因为硬件和软件模块之间的接口也与插件对象一样看待。硬件配置是从软件部件和模块中抽象出来的，这提供了一个非常强大的系统架构。

合成仪器的最大好处之一是它的测试能力不是受到测试仪器特性的约束，而是代表被测单元的工作特性。这方面的一个简单例子是测试衰减器组的特性。常规的方法可能是先用一个功率计进行输出幅度测试，然后再用一个频谱分析仪来进行频率响应测试，测试在工作参考设置条件下进行。

每台仪器所做的单次扫描结果如图8(增益)和图9(频率响应)所示。图8中的特性曲线看来是线性的，没有什么明显问题。图9中的特性曲线似乎线性度也不错。不过，由于测试过程中使用了两台仪器，不容易研究所有的工作区域。任何试图覆盖整个工作范围的努力都需要在不同的功率水平、频率和衰减设置上进行多次测试，同时还不可避免地要无数次地重复测试许多数据点。单域测试常常会隐藏一些工作区域中不良的非线性特性，而且虽然传统仪器可被配置和用来涵盖整个测试范围，但并不十分有效。采用传统仪器时所牵涉的大量设计和测试时间开销也是必须考虑的。

相比之下，一台合成仪器就能执行更为复杂的测试，象三维表面一样刻划出衰减器组的幅度和频率响应。测试结果如图10所示。图中曲线显示，衰减器组在某些工作区域有一些不好的非线性特性，很可能涉及衰减器组中某些特定的衰减器。经过校正，很容易就可以仅仅针对有关的区域进行重复测试，如果需要，还可以定义附加的通过/失败准则作为响应表面的坡度。测试维数也可以增加到包括相位响应或其它因素。合成测试方法可以轻松地对这些复杂的测试脚本进行控制，在减少测试次数和增加被测单元涵盖范围方面，合成测试所带来的好处只受到测试设计人员创造力的限制。

合成解决方案

由于合成仪器方法所带来的广泛好处，它可以支持许多测试和测量应用。已在使用或正在开发中的合成解决方案涵盖了军事、航天和商业测试等各个领域的市场。

目前，美国国防部正积极采购新的测试系统和以合成架构为基础升级老的测试系统。这一点丝毫不值得奇怪，因为测试测量行业的许多技术进步都脱胎于军事与航天测试应用。合成测试系统将为国防部提供它所需要的灵活性以及更便携、经济和免于老化过时的测试方案，并具有在战场上提供多兵种支持的能力。

在最近的伊拉克战争期间，人们发现在许多场合美军士兵严重丧失了后勤支持。合成测试系统的灵活性和更小的体积使它能以更少的设备为军队提供更多的测试功能，以及为多兵种的设备提供测试的能力。运行多种不同测试算法和提供多种接口支持了合成测试系统的多兵种测试能力，而便携能力的增强将使士兵们在战场上受益。

合成仪器在军事与航天测试中最吸引人的潜力在于它无需任何修改便可运行原有的测试程序。美国海军的CASS测试系统运行着3000多个测试程序组(TPS)，但它面临着严重的仪器老化过时问题。在Autotestcon 2002会议上，Aeroflex和洛克西德-马丁公司进行了一次联合演示，它们利用一个合成射频子系统来替换一套传统的射频仪器。演示系统运行了未经修改的有代表性的CASS测试程序，包括与被测单元的软硬件接口。考虑到600多套在用的CASS系统和数十亿美元的TPS投资，在处理大规模老化过时问题上，合成仪器方法可以极大地降低成本和复杂性。

一家顶级商业卫星制造商希望大幅削减卫星通信有效载荷测试所花费的时间，包括从部件级测试到整个卫星的测试。从最初将各个部件安装到面板，到完整组装的有效载荷，最后到全部组装好的卫星一级，该公司都要对有效载荷进行测试。图11是该公司基于仪器的老系统的方框图，图12是替换它的合成测试系统的方框图。这个案例提供了一个对合成测试的有关性能与投资回报潜力进行评价的绝佳途径，因为最终用户有一个可用来进行直接比较的老系统。

在进行比较时，最终用户在新旧两个系统上运行了同样的测试过程，用的是相同的测试序列软件。测试得到的基准数据显示，合成测试系统具有突出的性能优势。表2给出了比较结果，可见速度平均提高近2.5倍。线性频率响应测试的速度提高了几乎10倍，这一点尤为重要，因为对于每颗卫星，这项测试都要执行几千次。这些结果只反映了部分的节省情况。系统设置和校准时间也有相似程度的减少，这使端对端测试的周期时间和成本都有显著降低。

本文小结

对于商业无线电和通信测试，合成方法也能产生类似的效果。今天，瞬时带宽能达到数百兆赫兹的模数或数模转换模块已不少见。这些部件与接收器前端和高性能射频上下行转换模块相结合，可以实现软件定义的测试系统。在本质上，这些测试系统组成了一个仪器品质的SDR，能测试老式无线电和软件无线电。软件定义的灵活性使获得的测试系统可以对具有不同频率、调制方式、数据协议甚至跳频能力的多种类型无线电进行测试。显而易见，组建一个基于合成仪器的测试系统有着相当大的好处。如果你或你的公司需要一个新的或改进的测试系统，建议郑重考虑一下合成测试系统解决方案。