TR组件通用测试平台
5G毫米波TR组件设计
设计应用esign & ApplicationD5G毫米波TR组件设计Design of 5G millimeter-wave TR module陶长亚（1.电子信息测试技术安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 2330062.中国电子科技集团公司第41研究所，安徽 蚌埠 2330063.中电科仪器仪表（安徽）有限公司，安徽 蚌埠 233006）摘 要：为了对5G毫米波通信信号进行测试，本文利用锁相技术、混频技术、滤波技术和功率控制技术设计出一种宽带毫米波TR组件，经过实际测试，所有指标都达到了设计要求。
并成功用于5G信号综合测试仪中，实现了5G频段24.25 GHz～30 GHz的通信信号测试。
关键词：TR组件 5G 毫米波 本振源基金项目：电子信息测试技术安徽省重点实验室项目，由安徽省“三重一创”项目资助，国家科技重大专项（2017ZX03001020）0 引言对于TR 组件的设计，已有很多人做了深入的研究[1-4]。
但是对于5 G 毫米波TR 组件研制的文献却很少。
5 G 通信信号具有毫米波、大带宽等的特点。
为了对5 G 信号进行测试，本文设计出一种5 G 毫米波TR 组件，并成功用于5 G 信号综合测试仪中，实现了5 G 频段 24.25 GHz ～30 GHz 的通信信号测试。
1 方案设计１．１ 设计指标频率范围：24.25 GHz ～30 GHz 功率输出范围：-90 dBm ～10 dBm 功率输出步进：1 dB 调制带宽：200 MHz 分析带宽：200 MHz作者简介：陶长亚（1975-），男，高级工程师。
研究方向：通信测量仪器的研究与开发。
通信地址：安徽省蚌埠市禹会区长征路726号电子第41研究所研发一部１．２ 设计方案本设计方案的原理框图如图1所示。
对于上行发射通道，中频基带模块产生的0.25 GHz ～6 GHz 中频基带信号通过开关选择，经过衰减、放大等功率调整与 12 GHz 点频低相噪本振2次谐波混频获得24.25 GHz ～ 30 GHz 的5G 通信频段信号，经过滤波、功率调整后发射出去。
某型飞机TR组件测试研究
某型飞机TR组件测试研究作者：田增王高社来源：《中国新技术新产品》2017年第01期摘要：本文针对某型飞机的T/R组件，对其中发射通道和接收通道进行测试，将故障定位隔离修理，以达到精修深修的目的。
关键词：T/R组件；GPIB；PCI中图分类号：TP336 文献标识码：A1.概述实现有源相控阵雷达的关键在于其有源相控阵列天线，而T/R组件是相控阵列天线最关键的部件。
一个T/R组件相当于雷达的射频前端，集高频、低频、大信号、小信号、数字与模拟为一体的设备。
高功率、高精度、体积小、重量轻、成本低廉、制造工艺简单，适合批量生产是机载相控阵雷达对T/R组件的最根本的要求。
2. T/R组件的基本结构T/R组件主要由功放、低噪声放大、移相器、转换开关等部分组成，原理框图如图1所示。
3.测试系统构成3.1 测试系统的硬件构成T/R组件测试系统的硬件主要是由矢量网络分析仪、脉冲信号源、噪声测试仪、功率计、直流电源、测试适配器和控制计算机等组成。
其组成框图如图2所示。
矢量网络分析仪对T/R 组件的接收通道增益、相位、移相特性、衰减特性、开关隔离度，发射通道移相特性等指标的测试；噪声测试仪主要完成T/R组件接收通道道的噪声系统测试；脉冲信号源主要为发射通道测试时T/R组件与测试仪表之间的同步；功率计主要完成T/R组件的发射通道功率和顶降等指标的测试；控制器通过PCI总线在计算机控制下发出相应的控制信号来现T/R组件工作状态、衰减器的衰减量和移相器的相移量设置，完成相应指标的测试。
微波高功率条件下的测试是本系统中需要解决的关键技术之一。
T/R组件的输入需要将近1dB左右的激励功率，为实现测试，可在信号源和被测件之间插入放大器。
同时，为保护放大器必须在放大器输出端连接性能良好的隔离器。
为测试输入端口的驻波，采用双定向耦合器的方案，校准时采用短路器和开路器进行。
T/RU的输出功率有几百瓦，远超过测试仪器所能承受的范围，可以先用温度系数较好的大功率衰减器进行衰减再进行测试。
TR组件
有源相控阵的天线设计的核心：T/R组件有源相控阵天线设计的核心是T/R组件。
T/R组件设计考虑的主要因素有：不同形式集成电路的个数，功率输出的高低，接收的噪声系数大小，幅度和相位控制的精度。
同时，辐射单元阵列形式的设计也至关重要。
1 芯片设计普遍的做法是将电路按功能进行了分类，然后放置于不同的芯片上，再通过混合的微电路进行连接，如图所示。
一个T/R模块的基本芯片设置包括了3个MMICs组件和1个数字大规模集成电路(VLSI)，如图所示。
•高功率放大器(MMIC)•低噪声放大器加保护电路(MMIC)•可调增益的放大器和可调移相器(MMIC)•数字控制电路(VLSI)大多数X波段及以上频段T/R组件都采用基于GaAs工艺的MMICs技术。
该技术有个缺点就是热传导系数极低，因此基于GaAs的电路需要进行散热设计。
未来T/R组件的发展方向是基于GaN和SiGe的设计工艺。
基于GaN的功率放大器可实现更高的峰值功率输出，从而提升雷达的灵敏度或探测距离，输出功率是基于GaAS工艺电路的5倍以上。
SiGe工艺虽然传输的功率不如GaAs，然而该材料成本较低，适用于未来低成本、低功率密度雷达系统的设计。
2 功率输出通常情况下，在给定阵列的口径后，雷达系统所需要的平均功率输出也基本确定了。
天线可实现的最大平均功率与每个TR组件的输出功率、T/R组件的个数、T/R组件的效率和散热等条件相关。
在高功率放大器设计时，需要的峰值功率是重要的指标，定义为平均功率除以最小的占空比。
雷达系统的峰值功率是由整个天线阵列实现的，也就是说当峰值功率确定后，所需要的最少T/R组件个数也随之确定。
雷达系统TR组件设计需要综合考虑天线口径、T/R模块的输出功率以及T/R组件布局等因素，如为了实现同样的雷达探测性能且T/R组件个数相同，对于4m2口径天线，假定每个T/R组件的输出功率为P，那么对于2m2口径天线，每个T/R组件的输出功率为2P，如图所示。
TR组件测试系统的检定新方法
TR组件测试系统的检定新方法发布时间：2021-06-11T09:38:22.800Z 来源：《基层建设》2021年第5期作者：张勇潘华府[导读] 摘要：伴随着高新技术时代的来临，我国雷达技术得到了飞速发展，当前我国雷达技术以源相控阵雷达为主，TR组件是该雷达装置中最为关键的构成，是雷达运行效率、精确程度以及成本使用的决定性因素，但是在一个雷达装置系统中，TR组件的数量就超过数万，此外各个TR组件的性能、效率以及参数指标不同，因此很难实现对TR组件的系统测试。
中国电子科技集团第三十八研究所安徽合肥 230011 摘要：伴随着高新技术时代的来临，我国雷达技术得到了飞速发展，当前我国雷达技术以源相控阵雷达为主，TR组件是该雷达装置中最为关键的构成，是雷达运行效率、精确程度以及成本使用的决定性因素，但是在一个雷达装置系统中，TR组件的数量就超过数万，此外各个TR组件的性能、效率以及参数指标不同，因此很难实现对TR组件的系统测试。
本文针对上述情况，首先阐述TR组件的基本构成以及基本原理，结合对TR组件的传统测试系统方式进行改造，从而提出一种能够自动化进行TR组件测试系统的检定新方法，使得在进行TR组件系统测试时，能够实现内部资源的合理配置，将TR组件测试效率稳定提升，并且该种新型TR组件测试方法能够适用于多种型号。
为后续相关研究提供一定的借鉴意义。
关键词：TR组件；测试系统；检定新型方法引言对TR组件测试系统的检定方式进行优化设计，是提升TR组件测试效率的有效措施，也是实现TR组件系统内部资源的合理配置重要方法，因此要对要根据TR组件的测试装置以及构件作出全新规划，实现对TR组件的运作频率、噪音处理以及驻波特征自动化检定，最后将所得出的检定结果进行再次测试，直到达到使用标准。
TR组件也可以称为发射接受组件，其基本构成是将雷达转移相装置、雷达波形形成装置与微波信号接受装置在同一空间内进行组件，形成TR组件，在该TR组件面板上，分布数万个基本原件，每一个基本原件都能对外界信号作出单独的反应，执行雷达波的接受与发出，数万个TR组件共同组成约束雷达波，使得雷达的侦查与信号接受发射性能得到大幅度提升，从上述概括中得知TR组件赋予雷达装置活的灵魂，使其对外信号的接受与发射能力得到提高，但是TR组件的参数指标众多，并且内部TR 组件数量众多，因此对TR组件进行系统测试的检定时，按照传统人工手段进行测试，就使得工作量大大提升，检定精确程度尚待商榷，也无法满足当前对TR组件的运行效率、成本支出进行检定测试的要求，针对上述问题的产生，开展TR组件测试系统的检定新方法的研究刻不容缓。
TR组件自动测试系统设计
TR组件自动测试系统设计作者：倪建丽王文伟来源：《数字技术与应用》2012年第01期摘要：TR组件待测数据量和需计算数据量大、控制信号繁琐，构成测试系统的仪表较复杂，需要设计全自动TR组件测试系统以满足相控阵雷达研制需求。
根据被测TR组件工作特点，本文详细介绍了测试系统组成和测试原理，测量精度的计算。
关键词：TR组件自动测试系统集成中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0074-01TR组件是有源相控阵雷达的核心部件，也是发展有源相控阵技术的关键。
TR组件在批量生产时，数量大、测试指标多、待处理数据量庞大、组件控制信号繁琐，设计一套全自动TR 组件测试系统，实现对大批量TR组件性能指标准确、快速、方便地测试，意义极其重大。
在相控阵雷达研制和生产过程中，TR组件测试技术是影响产品研制、生产进度、产品质量以及成本的一项关键技术。
TR组件自动测试系统涉及的技术很多，包括有微电子技术、微波测量技术、总线技术、数据库和自动化控制与管理等。
本文在借鉴目前国内外已有的先进测试系统基础上，根据被测对象特点和测试系统要求，研究和设计TR组件自动测试系统。
1、系统组成根据被测TR组件性能指标特点以及所要求的测量精度，除专用测试仪表外，所需硬件还包括TR组件控制器、开关矩阵、控制计算机、路由器以及连接附件，构建TR组件自动测试系统。
计算机通过串口给TR组件控制器发送指令，指令包含TR组件的工作通道、占空比、周期、衰减量、相移量等，TR组件控制器根据接收到的指令，控制TR组件工作在相应状态，并给计算机发送反馈报文，报告TR组件当前工作状况，实时显示TR组件工作电流，防止过流发生；同时计算机通过路由器与测量仪器进行通信，包括仪器参数设置、仪器校准和测量数据的读取；当选择对TR组件某个参数进行测试时，计算机给TR组件控制器发送指令，由TR 组件控制器实现对开关矩阵的控制，导通所需测量通道。
TR组件
滤波器
• 滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件。即对特定频 率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路。
滤波器的技术指标通常有以下几项： •1) 截止频率 •2) 频率范围和带宽 •3) 通带内插入损耗 •4) 回波损耗 •5) 波纹 •6) 带外衰减 •7) 形状系数 •8) 寄生通带 •9) 品质因素 •10) 插入相移和时延频率特性
滤波器类型及其特点
•
声表面波滤波器 声表面波是指声波在弹性体表面的传播，这个波被称为弹性声表面波。声表面波的传播速度 比电磁波的速度约小10万倍。声表面波滤波器是采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料，利用 其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件，广泛应用于电视机及录 像机中频电路中，以取代LC中频滤波器，使图像、声音的质量大大提高。 声表滤波器、声表谐振器，是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片本材料 的深度增加而迅速减少的的弹性波。声表面波(SAW)是传播于压电晶体表面的机械波，其声 速仅为电磁波速的十万分之一，传播衰耗很小。
拓扑结构
• 微波数字衰减器常用的拓扑结构有开关型、T 型、桥T型、π 型等。不同的拓扑结构在不同 衰减位的表现是不同的，有的拓扑结构在实 现小衰减量时性能很好，有些则比较适合用 于实现较大衰减量。设计多位数字衰减器时， 需要权衡选择。 各种拓扑结构如下图所示：
(a) T型 (b) PI型
(c)桥T型
相控阵雷达T/R 组件
小组成员： 陈建峰 郭凤英 范小龙 李旭 吴建星 吴迎春 韦晨君
主要内容：
一、相控阵雷达T/R组件概述
T/R组件的概念 T/R组件的背景意义 T/R组件的主要指标
混频器 振荡器 环形器 隔离器 开关电路 低噪声放大器 衰减器 移相器 功率放大器 微波限幅器 滤波器
宽频带TR组件测试系统校准技术研究
宽频带 TR组件测试系统校准技术研究摘要：随着社会的不断发展，各类技术也是愈加成熟，宽频带TR组件测试系统校准技术作为一种保证TR组件参数精准度的技术，对于相关行业更是有着极其重要的影响，因此本文将从宽频带TR组件测试系统校准技术相关概念、发展现状以及参数标准选择、定标方法、不确定度分量等几个方面对其进行具体的研究分析，希望能够为宽频带TR组件测试系统校准技术未来更好的发展贡献自己的一份力量。
关键字：TR组件测试系统校准技术一、宽频带TR组件测试系统校准技术概述1.1宽频带TR组件TR组件指的是一种无线收发组件，其与天线和频带处理单元便能够构成一个无线收发系统，来对信号进行放大、移相、衰减等功能的实现。
TR组件一般由本振、上下变频、滤波器以及低噪声放大器、功率放大器等基础零件组成，而且宽频带TR组件还是雷达中必不可少的组成部分，雷达之所以能够实现信号探测等功能，就是因为其内部拥有着众多数量的TR组件。
1.2TR组件测试系统TR组件测试系统主要由矢量网络分析仪、功率计、信号发生器、示波器、电源、噪声系数仪和微波幵关阵列等组成。
TR组件需要测量的参数也是比较多的，不仅包括了发射通道内的输出功率、功率调节范围、发射波形参数、驻波比以及发射电流等众多参数，还包括了接收道的接收增益、相位精度、衰减度精度以及噪声系数等参数。
1.3宽频带TR组件测试系统校准技术发展现状我国大多数企业在以往对TR组件测试系统进行校准时通常采用的都是传统的校准方式，一般情况下都是对单个设备进行单独的计量校准或者是检查维修其硬件设施，这样不仅效率低下，而且还无法保证校准结果的可靠性。
而随着相关技术的不断成熟，宽频带TR测试系统也拥有了更新的校准技术，不仅不需要浪费太多的人力资源，还能够在保证校准结果可靠性的基础上提高校准效率，对于TR组件测试系统相关行业有着重要的推动作用。
二、宽频带TR组件测试系统校准技术宽频带TR组件测试系统校准技术不仅可以对TR测试系统中的脉冲峰值功率、连续波和脉冲状态下的相位、驻波、幅度等参数进行校准，还可以对噪声系数和波形参数等进行校准，能够从根本上确保TR组件各个参数的精准性，为TR组件投入应用中提供了可靠的安全保证。
TR组件通用测试平台
T/R组件通用测试平台T/R组件通用测试平台是基于通用、开放式的软/硬件平台，集成了T/R组件测试共性。
整个平台采用标准工业总线为系统控制总线，同时支持GPIB、LAN、VXI、PXI和LXI等总线的台式和模块化仪器，专用接口设备实现被测T/R组件与硬件测试平台的连接，所有硬件设备全部集成在两个标准的1.6米机柜中；系统软件是基于通用软件平台TestCenter的开发的用于T/R组件测试的实用化程序，包括系统搭建、测试程序生成、系统校准、测试程序运行和后级数据处理五大功能，针对具体被测T/R组件，应用该平台组建的测试系统，只需对被测T/R组件进行一次连接，就能够完成其发射状态和接收状态几乎所有参数。
主要特点? ● 支持不同厂家不同公司多种型号标准接口台式仪器；? ● 支持标准总线模块化仪器；? ● 具有自动测量的功能；? ● 具有测试程序开发、调试、运行和管理功能；? ● 具有测试结果分析、存取、显示和报表输出功能；? ● 具有波形参数测试功能；? ● 具有频谱参数测试功能；? ● 具有网络参数测试功能；? ● 具有功率参数测试功能；● 支持不同厂家不同公司多种型号标准接口台式仪器该平台可通过GPIB总线对中国电科41所、Agilent公司及其它公司的通用测试仪器进行控制，实现测试功能。
● 支持标准总线模块化仪器该平台可通过VXI总线、PXI总线、PXI总线对各种总线的模块化仪器进行控制，实现测试功能。
● 具有自动测量的功能鼠标左键点击右图“测试任务执行”窗口中工具栏的“ ”图标，运行自动测量程序，自动测量将自动地将所有测试参数依次测量，无需人工参与。
● 具有测试程序开发、调试、运行和管理功能在“测试程序维护”窗口，通过配置不同的仪器状态，实现测试程序的开发，并在此窗口下可以进行调试、运行和管理测试程序。
● 具有测试结果分析、存取、显示和报表输出功能在“后级处理”窗口中，可以对测试的数据进行分析、存取和显示，并实现报表输出功能，如上图所示。
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T/R组件通用测试平台
T/R组件通用测试平台是基于通用、开放式的软/硬件平台，集成了T/R组件测试共性。
整个平台采用标准工业总线为系统控制总线，同时支持GPIB、LAN、VXI、PXI和LXI等总线的台式和模块化仪器，专用接口设备实现被测T/R组件与硬件测试平台的连接，所有硬件设备全部集成在两个标准的1.6米机柜中；系统软件是基于通用软件平台TestCenter的开发的用于T/R组件测试的实用化程序，包括系统搭建、测试程序生成、系统校准、测试程序运行和后级数据处理五大功能，针对具体被测T/R组件，应用该平台组建的测试系统，只需对被测T/R组件进行一次连接，就能够完成其发射状态和接收状态几乎所有参数。
主要特点
? ● 支持不同厂家不同公司多种型号标准接口台式仪器；
? ● 支持标准总线模块化仪器；
? ● 具有自动测量的功能；
? ● 具有测试程序开发、调试、运行和管理功能；
? ● 具有测试结果分析、存取、显示和报表输出功能；
? ● 具有波形参数测试功能；
? ● 具有频谱参数测试功能；
? ● 具有网络参数测试功能；
? ● 具有功率参数测试功能；
● 支持不同厂家不同公司多种型号标准接口台式仪器
该平台可通过GPIB总线对中国电科41所、Agilent公司及其它公司的通用测试仪器进行控制，实现测试功能。
● 支持标准总线模块化仪器
该平台可通过VXI总线、PXI总线、PXI总线对各种总线的模块化仪器进行控制，实现测试功能。
● 具有自动测量的功能
鼠标左键点击右图“测试任务执行”窗口中工具栏的“ ”图标，运行自动测量程序，自动测量将自动地将所有测试参数依次测量，无需人工参与。
● 具有测试程序开发、调试、运行和管理功能
在“测试程序维护”窗口，通过配置不同的仪器状态，实现测试程序的开发，并在此窗口下可以进行调试、运行和管理测试程序。
● 具有测试结果分析、存取、显示和报表输出功能
在“后级处理”窗口中，可以对测试的数据进行分析、存取和显示，
并实现报表输出功能，如上图所示。
● 具有波形参数测试功能
在该平台上集成了数字存储示波器，能够对信号的时域参数进行测试。
● 具有频谱参数测试功能
在该平台上集成了AV4033频谱分析仪，能够在30Hz～
26.5GHz的频率范围内，对T/R组件收发状态下的杂波、谐波等频
谱特性进行测量。
● 具有网络参数测试功能
在该平台上集成了脉冲矢量网络分析仪，能够在45MHz～
20GHz的频率范围内，对T/R组件收发状态下的S参数进行测量。
● 具有功率参数测试功能
在该平台上集成了微波功率计，能够在10MHz～20GHz的频率范围内，对T/R组件功率参数进行测量。
典型应用及示例
如图所示，为一典型的T/R组件测试的连接框图。
1)主控计算机对测试仪器和T/R组件的状态控制，对T/R组件的测试，并对测试结果进行分析、处理，进行报表输出；
2)AV1761、AV1792、AV1793电源负责为T/R组件供电；
3)矢量网络分析仪对T/R组件收发状态下的S参数进行测试；
4)频谱分析仪器对T/R组件的频谱特性进行测试；
5)功率计和示波器对T/R组件的功率参数和波形参数进行测试；
6)噪声系数测试仪对T/R组件接收状态下的噪声系数进行测试；
7)万用表负责对T/R组件的供电特性进行监控；
8)射频接口装置负责系统与T/R组件的测试通道切换。
技术规范
参数名称技术指标
S参数测试
频率范围0.045～20GHz
动态范围60dB(CW)；40dB(脉冲)
频谱参数测试
频率范围30Hz～26.5GHz
分辨率带宽1Hz～2MHz(1Hz～1MHz 以1、3、10步进)
显示平均噪声电平＜-130dBm(22.0GHz～26.5GHz)
功率参数测试
频率范围10MHz～18GHz
功率范围-20dBm～+30dBm
波形参数测试
带宽100MHz
取样速率200MSa/s
噪声系数参数测试
频率范围10MHz～1.6GHz
噪声系数范围0～30dB
环境适应性及电源供电
电源220V±10%
功耗：<2000W
环境适应性符合GJB3947-2000四级设备标准要求结构及外形
结构形式 1.8米标准机柜(两个)
外形尺寸800 mm(深)×600 mm(宽)×1800mm(高)。