中國(guó)電子測(cè)量?jī)x器向高技術(shù)發(fā)展

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中國(guó)電子測(cè)量?jī)x器向高技術(shù)發(fā)展中國(guó)電子測(cè)量?jī)x器經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，為我國(guó)國(guó)民 經(jīng)濟(jì)、科學(xué)教育、特別是國(guó)防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著世界高科技發(fā)展的潮流，中國(guó)電子測(cè)量?jī)x器也步入了高科技發(fā)展的道路，特別是經(jīng)過“九五”期間的發(fā)展，我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，為我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。一、成功研制出微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀我們已經(jīng)成功地研制了被稱為“世界電子測(cè)量?jī)x器之王”的微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。隨著我國(guó)新體制電子信息系統(tǒng)和新式武器裝備的發(fā)展，占領(lǐng)和利用有限的頻譜資源已經(jīng)成為高新技術(shù)發(fā)展和軍事電子技術(shù)及裝備發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)，其中充分利用頻譜資源中的電磁波幅度、頻率、相位和極化信息是現(xiàn)代電子裝備的核心特點(diǎn)。而現(xiàn)代電子裝備的發(fā)展又急需能同時(shí)獲得被測(cè)對(duì)象的幅度、相位和群時(shí)延特性的高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。特別是雷達(dá)相控陣列技術(shù)的普遍應(yīng)用，對(duì)相位和群時(shí)延特性的測(cè)試要求越來越高，因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀便成為現(xiàn)代電子裝備必備的、關(guān)鍵的測(cè)試設(shè)備，是其他測(cè)試設(shè)備無法取代的重要檢測(cè)手段。另外微波毫米波有源器件CAD 技術(shù)正在日益普及，而有源 CAD 的基礎(chǔ)是提取有源器件的 S 參數(shù)，當(dāng)前只有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有能力同時(shí)獲得有源器件的 S 參數(shù)，使 CAD 的設(shè)計(jì)結(jié)果更接近于實(shí)際應(yīng)用。除此之外，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域，而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試和分析中發(fā)揮著重要作用。另外，以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心可以組成天線、RCS、大功率、T/R 組件等自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹欠浅V闊的。為了適應(yīng)我國(guó)的急需，信息產(chǎn)業(yè)部電子第 41 研究所已成功研制成高水平的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，該儀器的突出特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：1. 工作頻帶寬，一次掃描即可完成 45MHz～ 40GHz 全頻段幅頻特性和相頻特性的測(cè)量。2. 測(cè)量精度高，由于采用誤差修正技術(shù)，大大減小了系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，即使采用非理想的硬件電路，也能獲得高精度測(cè)量。3. 大動(dòng)態(tài)范圍，由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用高靈敏度幅相接收機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，提高了小信號(hào)測(cè)試靈敏度，拓展了測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍。4. 高速實(shí)時(shí)測(cè)試，由于采用了嵌入式高速計(jì)算機(jī) 技術(shù)，將測(cè)量校準(zhǔn)、測(cè)量控制、誤差修正、顯示控制等過程程序化、軟件化，提高了自動(dòng)化程度和測(cè)試速度，使實(shí)時(shí)測(cè)量成為可能。信息產(chǎn)業(yè)部電子第 41 研究所，經(jīng)過多年的艱苦努力，該所研制的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已實(shí)現(xiàn)系列化和家庭化，有十多個(gè)型號(hào)可供用戶選擇，包括同軸和波導(dǎo)校準(zhǔn)件在內(nèi)的測(cè)試附件齊全，配套性強(qiáng)，能夠滿足不同層次用戶的測(cè)試要求，其頻率范圍可在 0.0003～110GHz內(nèi)選用。國(guó)產(chǎn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制成功，使我國(guó)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計(jì)和制造水平跨入了世界先進(jìn)行列，成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)掌握此項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家，產(chǎn)品的技術(shù)水平和品種可以與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，同時(shí)通過對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制，掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。二、掌握了調(diào)制域測(cè)試技術(shù)，研制成功調(diào)制域分析儀調(diào)制域測(cè)試技術(shù)是二十世紀(jì)末出現(xiàn)的一個(gè)新的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，它與過去我們熟知的時(shí)域測(cè)試、頻域測(cè)試成為目前的“三域”測(cè)試技術(shù)。時(shí)域測(cè)試是測(cè)量輸入信號(hào)隨時(shí)間而變化的信號(hào)值，是信號(hào)幅度與時(shí)間的關(guān)系。頻域測(cè)試是測(cè)量輸入信號(hào)隨頻率而變化的信號(hào)值，是信號(hào)幅度與頻率的關(guān)系。調(diào)制域測(cè)試是測(cè)量輸入信號(hào)隨時(shí)間而變化的頻率值，所產(chǎn)生的顯示圖形代表信號(hào)的調(diào)制域，是信號(hào)的頻率值與時(shí)間的關(guān)系。調(diào)制域測(cè)試技術(shù)是一門新興的非常重要的而技術(shù)難度又非常大的測(cè)試技術(shù)，這主要取決于科學(xué)技術(shù)和電子裝備的飛速發(fā)展。大家知道，過去大多數(shù)電子信息傳送的是幅度變化信息，現(xiàn)在轉(zhuǎn)向傳送數(shù)字信息以后，信息越來越多地作為數(shù)字脈沖之間的定時(shí)或相位關(guān)系的方式傳送出去，單單使用示波器或頻譜儀這類的以幅度為基礎(chǔ)的儀器，就不能滿足表征這些數(shù)字信號(hào)需要了。于是提出了相位數(shù)字化新方法。這種方法非常適合測(cè)量定時(shí)信號(hào)、相位編碼信號(hào)或頻率編碼信號(hào)。調(diào)制域測(cè)試技術(shù)的出現(xiàn)，必將對(duì)眾多的測(cè)試問題做出新貢獻(xiàn)。事實(shí)已經(jīng)證明，調(diào)制域分析技術(shù)，在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域成為一種不可或缺的測(cè)試技術(shù)，尤其是在軍事電子測(cè)試領(lǐng)域更有其重要的意義。譬如，隨著綜合業(yè)數(shù)字網(wǎng)和同步光纖網(wǎng)絡(luò)等新的數(shù)字通信技術(shù)進(jìn)入主流電話系統(tǒng)，其高速傳輸速率應(yīng)用傳統(tǒng)的測(cè)試手段已經(jīng)不能精確地測(cè)量傳輸信號(hào)；再有通信傳輸中晃動(dòng)的精確測(cè)量，是傳輸中至關(guān)重要的一個(gè)問題。由于調(diào)制域分析技術(shù)可以進(jìn)行二百萬(wàn)次/秒，64000 次背對(duì)背的頻率測(cè)量，因而它是當(dāng)今唯一能直接顯示隨時(shí)間而變化的晃動(dòng)技術(shù)；再有，調(diào)制域分析技術(shù)在軍事上具有其獨(dú)特的應(yīng)用，由于它可以測(cè)量、分析迅速變化的頻率、時(shí)間間隔或相位關(guān)系函數(shù)，因此調(diào)制域分析技術(shù)可對(duì)這種信號(hào)進(jìn)行調(diào)諧，以達(dá)到電子裝備的最佳性能，以雷達(dá)而言，可以消除其盲點(diǎn)，減少目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的負(fù)效應(yīng)，改善雷達(dá)系統(tǒng)的作用距離和分辨率。此外，調(diào)制域分析儀還非常適合設(shè)計(jì)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)懸浮系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、防撞雷達(dá)、各種各樣的航天和防御系統(tǒng)等?？傊?，調(diào)制域分析技術(shù)是可以用來加速設(shè)計(jì)和表征諸如雷達(dá)、電子戰(zhàn)、監(jiān)控系統(tǒng)、擴(kuò)頻通信等的工作和性能特征。南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司已經(jīng)研制成 10Hz～2.5GHz 的調(diào)制域分析儀，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，為我國(guó)跳頻領(lǐng)域的電子設(shè)備和軍事裝備提供了低于國(guó)外價(jià)格 1/3～1/2 的測(cè)試手段。為了更好地滿足測(cè)試需要，下一步將繼續(xù)研制更高頻率的調(diào)制域分析儀。三、VXI 總線技術(shù)取得重大進(jìn)展VXI 總線技術(shù)是二十世紀(jì)末出現(xiàn)的一個(gè)新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國(guó)，應(yīng)用于美國(guó)空軍電子測(cè)量?jī)x器。VXI 總線將 VME 總線和GPIB 結(jié)合起來構(gòu)成一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，這種模塊式儀器平臺(tái)可以滿足未來儀器應(yīng)用的需要，使電子測(cè)量?jī)x器和系統(tǒng)步入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。VXI 總線是一個(gè)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口母線，是一種完全開放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品（模塊、插卡式）的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的推出有三個(gè)原因：一是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求，二是多廠家的儀器缺乏互聯(lián)性，三是軍方的需要，而且這是最重要的一個(gè)方面。軍方需求什么？一是軍用電子測(cè)量?jī)x器戰(zhàn)爭(zhēng)現(xiàn)場(chǎng)所強(qiáng)調(diào)的便攜性，VXI 可以大大減小設(shè)備的體積和重量；二是大大提高測(cè)試速度，VXI 比 GPIB 的速度可提高 40 倍；三是測(cè)試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高；四是價(jià)格適中；五是有利于充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。這個(gè)新的總線標(biāo)準(zhǔn)，在美國(guó)應(yīng)用之后，我國(guó)各界都非常欣賞，研究者眾多。我國(guó)經(jīng)過幾年的探索，已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，在若干方面實(shí)現(xiàn)了具體的應(yīng)用。如成都電子科技大學(xué)測(cè)試技術(shù)及儀器研究所 CAD 研究室研制的 VXI 總線測(cè)試軟件平臺(tái)是我國(guó) VXI 測(cè)試技術(shù)的重大突破，其主要技術(shù)指標(biāo)：1.硬件環(huán)境：內(nèi)嵌 VXI 控制器、MXI控制器和 GPIB-VXI 轉(zhuǎn)換器；有 NI PCI-GPIB、 AT-GPIB/TNT HP82350/82341 和 ES1400 等 GPIB 接口，還有打印機(jī)和UPS 等其它必要外設(shè)。2. 軟件環(huán)境：Windows 98 操作系統(tǒng)；支持標(biāo)準(zhǔn)模塊驅(qū)動(dòng)器（VISA32） 。3. 軟件特性：可編輯的圖形化編程環(huán)境；可自定義的虛擬面板；豐富的數(shù)據(jù)處理函數(shù)；開放的外部程序接口；同時(shí)管理 VXI、GPIB、1553B、RS232 儀器和模塊；方便使用的幫助系統(tǒng)。該研究成果已應(yīng)用于“XXX 型號(hào)遠(yuǎn)程雷達(dá)綜合測(cè)試系統(tǒng)” 、“火控雷達(dá)綜合測(cè)試系統(tǒng)”和各種裝備的 VXI 總線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中。四、電子測(cè)試儀器向毫米波推進(jìn)眾多民用和軍用電子裝備都在向毫米波發(fā)展，特別是在軍事方面，其發(fā)展更為迅速。預(yù)計(jì)未來電子戰(zhàn)系統(tǒng)的信號(hào)環(huán)境將達(dá)100～ 200 萬(wàn)個(gè)脈沖 /秒，裝備系統(tǒng)可能要執(zhí)行幾十億條指令，目前集成電路的處理能力還不能滿足軍用電子設(shè)備的要求，這將影響新一代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力，為此必須發(fā)展超高速集成電路（VHSIC） 。于是集成電路的測(cè)試將從幾十萬(wàn)門/ 芯片升至幾百萬(wàn)門/芯片，其測(cè)試難度相應(yīng)地大幅度增加。鑒于“現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利屬于能駕馭電磁頻譜的一方” ，因此從 80 年代起，美、蘇等國(guó)就將毫米波技術(shù)納入新式武器裝備研制計(jì)劃。由于微波/毫米波單片集成電路（MIMIC）能夠在一個(gè)基片上制作出寬帶接收機(jī)或?qū)拵Чβ式M件，從而能做出重量小于 25 磅，體積小于 90 立方英寸，能隨 1000g 沖擊加速度的小型寬帶靈巧的投擲式干擾機(jī)和多倍頻程相控陣干擾單元。但是從若干年的研究看，測(cè)試技術(shù)已成為制約 MIMIC 進(jìn)一步發(fā)展和提高的瓶頸。因此近幾年我們電子儀器重視向毫米波發(fā)展。信息產(chǎn)業(yè)部電子第 41 研究所最近研制完成的 AV3615 三毫米 S參數(shù)測(cè)試裝置及校準(zhǔn)件，與主機(jī)一起可以進(jìn)行三毫米波段的幅度和相位精確量；頻譜儀的毫米波擴(kuò)頻模塊與該所研制的高性能頻譜分析儀一起組成系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn) 9kHz～110GHz 頻段的頻譜分析；毫米波功率計(jì)探頭系列與主機(jī)一起實(shí)現(xiàn)了微波/毫米波功率的直接測(cè)量。南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司研制完成的 EE3395 型毫米波頻率計(jì)數(shù)器，其頻率測(cè)量范圍達(dá) 10Hz～110GHz ，該產(chǎn)品可廣泛用于毫米波電子對(duì)抗系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備、高精度雷達(dá)及射電天文等領(lǐng)域。五、通信測(cè)量?jī)x器達(dá)到高技術(shù)水平通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度超過了人們的想象，所以我們必須適應(yīng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以最快的速度發(fā)展我國(guó)的通信電子測(cè)量?jī)x器。近幾年成都前鋒電子儀器廠研制完成了無線尋呼檢測(cè)儀、電臺(tái)綜合測(cè)試儀、數(shù)字微波通信測(cè)試儀；信息產(chǎn)業(yè)部電子第 41 研究所研制完成了誤碼測(cè)試儀、數(shù)字傳輸/數(shù)據(jù)通信分析儀、七號(hào)信令測(cè)試儀等。這些產(chǎn)品都達(dá)到了二十世紀(jì)末國(guó)際先進(jìn)水平。六、數(shù)字化儀器迅速發(fā)展近幾年，數(shù)字化儀器在迅速發(fā)展，我國(guó)也在不斷研究推出各種新型數(shù)字化儀器，譬如數(shù)字示波器、數(shù)字調(diào)制裝置、數(shù)字化函數(shù)/任意波形發(fā)生器、數(shù)字化頻率計(jì)數(shù)器等眾多產(chǎn)品。其中四川川嘉電子有限公司的數(shù)字化視音頻測(cè)量?jī)x，是把若干硬件功能軟件化的電子測(cè)量?jī)x器，除去眾多的基本測(cè)量功能外，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸和測(cè)量，測(cè)量 23 個(gè)視頻項(xiàng)目和 4 個(gè)音頻項(xiàng)目，現(xiàn)為我國(guó)廣電系統(tǒng)選定的最佳儀器。其他諸如在光通信測(cè)試儀方面，合成信號(hào)源方面，VXI 總線儀器模塊方面、聲學(xué)測(cè)量?jī)x器方面等等，都研制出不少二十世紀(jì)末國(guó)際水平的產(chǎn)品，但與信息技術(shù)的飛速發(fā)展相比，我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器必須瞄準(zhǔn)世界技術(shù)的發(fā)展方向，做出與信息技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的一流的電子測(cè)量?jī)x器產(chǎn)品。