1.必要性分析

隨著數(shù)字芯片處理能力的不斷提高，當(dāng)今的通信系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)轉(zhuǎn)向具有模擬和強(qiáng)大數(shù)字處理功能的混合系統(tǒng)。系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)處理部分完成的功能越來(lái)越多，廣泛應(yīng)用于發(fā)射信號(hào)建立和接收信號(hào)的解調(diào)處理等功能。高性能ADC/DAC器件和FPGA技術(shù)的進(jìn)步也大大擴(kuò)展了數(shù)字電路的功能和性能。

許多系統(tǒng)的先進(jìn)功能都是通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)完成。例如：復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制是依靠數(shù)字方法完成，然后由高性能DAC和IQ 調(diào)制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電子系統(tǒng)接收機(jī)處理過(guò)程中，廣泛采用了數(shù)字中頻技術(shù)，由數(shù)字電路來(lái)完成增益放大、匹配濾波、解調(diào)處理、解碼處理等功能。

圖1 數(shù)字化發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的典型組成

2.平臺(tái)組成框圖

對(duì)數(shù)字電路的測(cè)試，傳統(tǒng)的測(cè)試手段主要是以碼型發(fā)生器作為被測(cè)電路的激勵(lì)，然后利用示波器和邏輯分析儀來(lái)進(jìn)行信號(hào)分析，對(duì)數(shù)字信號(hào)的時(shí)序和邏輯關(guān)系進(jìn)行測(cè)試。但這種方法很難直接對(duì)電路中數(shù)字信號(hào)的矢量參數(shù)進(jìn)行分析，例如量化數(shù)字IQ信號(hào)的調(diào)制精度，相位誤差等。 也不能直觀地提供信號(hào)處理算法的效果定量參數(shù)，而這些參數(shù)對(duì)于精確判斷數(shù)字電路的性能或故障定位是非常重要的。

基于先進(jìn)儀表的技術(shù)發(fā)展，可以建立完整的數(shù)字中頻和FPGA調(diào)試平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上，可以完成對(duì)數(shù)字中頻電路和FPGA的獨(dú)立測(cè)試和調(diào)試。測(cè)試中，系統(tǒng)能提供實(shí)時(shí)的數(shù)字矢量激勵(lì)信號(hào)，數(shù)字信號(hào)的格式和電平與被測(cè)試數(shù)字電路相匹配。數(shù)字信號(hào)分析儀不僅能對(duì)數(shù)字信號(hào)的波形和邏輯關(guān)系進(jìn)行測(cè)試。還可連接矢量分析軟件完成對(duì)被測(cè)數(shù)字信號(hào)的幅度和相位參數(shù)進(jìn)行分析。數(shù)字中頻和FPGA測(cè)試平臺(tái)和的儀表配置如下圖所示。

圖2 數(shù)字中頻電路測(cè)試平臺(tái)框圖

圖3 Agilent 16800邏輯分析儀動(dòng)態(tài)探頭技術(shù)

3.平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能及性能參數(shù)

測(cè)試平臺(tái)主要針對(duì)電子系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)處理電路和中頻電路部分的測(cè)試需求。通過(guò)提供完整的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，包含簡(jiǎn)單的碼型激勵(lì)和復(fù)雜矢量調(diào)制信號(hào)，分析儀表對(duì)數(shù)字電路的響應(yīng)進(jìn)行全面分析，利用分析的結(jié)果來(lái)評(píng)估數(shù)字電路的性能。測(cè)試技術(shù)的突破是現(xiàn)在先進(jìn)測(cè)試儀表能夠提供數(shù)字形式的復(fù)雜調(diào)制信號(hào)。如：任意數(shù)字調(diào)制信號(hào)；無(wú)線通信信號(hào)；雷達(dá)信號(hào)；用戶計(jì)算的任意波信號(hào)等。這些信號(hào)可以以數(shù)字IQ形式或數(shù)字中頻形式輸出。另外邏輯分析儀除能完成數(shù)字信號(hào)的定時(shí)分析和狀態(tài)分析外，還可作為多通道數(shù)字信號(hào)的采集電路，采集的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)可以利用儀表內(nèi)置的矢量分析軟件進(jìn)行分析。矢量分析的目的是利用頻域、時(shí)域和解調(diào)處理來(lái)得到信號(hào)完整的參數(shù)，特別是調(diào)制特性指標(biāo)。通過(guò)對(duì)數(shù)字電路輸入信號(hào)和輸出信號(hào)分別進(jìn)行矢量分析，還可得到數(shù)字信號(hào)處理電路的頻率響應(yīng)。

數(shù)字電路測(cè)試平臺(tái)的主要核心為N5102A數(shù)字接口卡和16800系列邏輯分析儀。由N5102A負(fù)責(zé)輸出數(shù)字激勵(lì)信號(hào)，然后利用邏輯分析儀對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行分析。

基于數(shù)字電路測(cè)試儀表，可以對(duì)數(shù)字電路、模數(shù)混合電路及DSP處理算法進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試。這樣一方面可以消除模擬電路對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，另外可以定量地對(duì)數(shù)字電路的性能進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。數(shù)字電路是整個(gè)電子系統(tǒng)中靈活性最大，發(fā)展最快的部分，利用測(cè)試平臺(tái)的儀表對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行分析，使得大系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中，可以針對(duì)關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)上進(jìn)行重點(diǎn)研究和突破。關(guān)鍵技術(shù)的掌握可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)研發(fā)的效率。