傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)通常將一些臺(tái)式儀器或特定儀器模塊組裝在機(jī)架上，構(gòu)成“機(jī)架堆疊”式測(cè)試系統(tǒng)，這種測(cè)試系統(tǒng)的局限性在于它們一般用來(lái)對(duì)一個(gè)元件、一個(gè)模塊或一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，而沒(méi)有足夠的能力支持對(duì)大范圍的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，最多只能對(duì)一個(gè)相近系列的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。隨著產(chǎn)品生命周期的縮短和制造成本的不斷下降，專用測(cè)試系統(tǒng)變得越來(lái)越不經(jīng)濟(jì)。為了降低產(chǎn)品的測(cè)試成本，測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)在必須能夠測(cè)試多種產(chǎn)品，以確保每種產(chǎn)品都能有一個(gè)合理的投資回報(bào)(ROI)。本文從解決靈活性、可伸縮和高效測(cè)試等問(wèn)題入手，介紹既能經(jīng)濟(jì)地滿足今天的要求，又能保護(hù)未來(lái)投資的合成測(cè)試系統(tǒng)方法。

今天的測(cè)試與測(cè)量提供商面臨著與日俱增的壓力，它們需要為客戶提供成本更為經(jīng)濟(jì)，而且能支持迅速加快的產(chǎn)品周期的解決方案。產(chǎn)生這些壓力的部分原因是：

1. 產(chǎn)品的總體生命周期和生產(chǎn)成本持續(xù)下降，而測(cè)試成本卻往往不能同步降低。

2. 制造商不斷追求更高的生產(chǎn)能力。

3. 產(chǎn)品復(fù)雜性的提高、技術(shù)和產(chǎn)品集成度的快速進(jìn)步不斷對(duì)生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備提出更高要求。產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中也經(jīng)歷比以往更多的改進(jìn)，這也相應(yīng)推動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在生產(chǎn)周期中進(jìn)行改進(jìn)。

4. 在產(chǎn)品生命周期較長(zhǎng)的情況下，測(cè)試設(shè)備的老化過(guò)時(shí)問(wèn)題嚴(yán)重。

5. 產(chǎn)品性能的提高推動(dòng)了對(duì)執(zhí)行速度更快、并能在運(yùn)行過(guò)程中工作的質(zhì)量更高的系統(tǒng)級(jí)校準(zhǔn)和自測(cè)試的需求。

傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)提供商通常將一些臺(tái)式儀器或特定儀器模塊組裝在機(jī)架上，并用相應(yīng)的電纜和連接器將它們與被測(cè)產(chǎn)品連接起來(lái)。然后再增加軟件，對(duì)這些儀器的內(nèi)嵌功能進(jìn)行調(diào)用。這種方法被稱為“機(jī)架堆疊”(rack-and-stack)式測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式。表1列舉了一些傳統(tǒng)儀器的例子，圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)架堆疊式射頻(RF)測(cè)試系統(tǒng)。

臺(tái)式儀器是為在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下使用而設(shè)計(jì)的，它們可以獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試，但供應(yīng)商也提供有機(jī)架安裝套件，方便將儀器集成到測(cè)試系統(tǒng)中使用。儀器模塊包含了與臺(tái)式儀器相同的核心硬件，但不包用戶接口、供電或其它輔助硬件部分。儀器模塊插入一塊背板之中，依靠一臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)來(lái)提供用戶界面和控制功能。迄今為止，采用這些部件的傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)還是最為普遍的，但它們?cè)诮鉀Q測(cè)試和測(cè)量行業(yè)目前面臨的挑戰(zhàn)時(shí)遇到很大困難。

這些機(jī)架堆疊式解決方案常常受到其設(shè)計(jì)的限制。它們一般用來(lái)對(duì)一個(gè)元件、一個(gè)模塊或一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，而沒(méi)有足夠的能力支持對(duì)大范圍的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，最多只能對(duì)一個(gè)相近系列的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。隨著產(chǎn)品生命周期的縮短和制造成本的不斷下降，專用測(cè)試系統(tǒng)變得越來(lái)越不經(jīng)濟(jì)。為了降低產(chǎn)品的測(cè)試成本，測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)在必須能夠測(cè)試多種產(chǎn)品，以確保每種產(chǎn)品都能有一個(gè)合理的投資回報(bào)(ROI)。

許多基于臺(tái)式儀器的系統(tǒng)使用通用儀器總線(GPIB/IEEE-488)等低速通信總線，這大大限制了它們的測(cè)試吞吐率。不過(guò)，這還只是問(wèn)題的一部分。由于系統(tǒng)集成商通常只能使用生產(chǎn)時(shí)構(gòu)建在各儀器內(nèi)部的功能和測(cè)試算法，這也帶來(lái)了一個(gè)很大的問(wèn)題。在許多場(chǎng)合下，為測(cè)試而進(jìn)行的產(chǎn)品配置僅僅允許優(yōu)化測(cè)試算法以提高速度和性能，但對(duì)于傳統(tǒng)儀器，系統(tǒng)集成商根本無(wú)法接觸到這個(gè)層面。

在許多情況下，產(chǎn)品中的信號(hào)波形或數(shù)據(jù)協(xié)議將隨時(shí)間發(fā)生變化，這可能導(dǎo)致需要改變測(cè)試系統(tǒng)中的一臺(tái)甚至所有儀器。圖1所示的傳統(tǒng)射頻測(cè)試系統(tǒng)就體現(xiàn)了這一點(diǎn)。如果原來(lái)的產(chǎn)品或被測(cè)單元(UUT)工作頻率在3GHz以下，測(cè)試系統(tǒng)集成商通常將選擇覆蓋這一頻率范圍的頻譜分析儀、合成器、信號(hào)發(fā)生器或矢量信號(hào)分析儀，以降低初始采購(gòu)成本，在測(cè)試系統(tǒng)競(jìng)標(biāo)中尤其如此。如果下一代產(chǎn)品的工作頻率改到了6GHz范圍或更高，就需要對(duì)只能覆蓋3GHz頻率范圍的所有儀器進(jìn)行重新購(gòu)置和集成，盡管它們的處理能力和瞬時(shí)帶寬或許仍然足夠應(yīng)付升級(jí)產(chǎn)品的測(cè)試工作。這導(dǎo)致了巨大的一次性成本，并使針對(duì)特定單一產(chǎn)品的測(cè)試系統(tǒng)泛濫成災(zāi)。

所有這些問(wèn)題都影響了軍事、航天和商業(yè)領(lǐng)域的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用，但儀器老化過(guò)時(shí)問(wèn)題給軍事應(yīng)用帶來(lái)的挑戰(zhàn)最為嚴(yán)重。因?yàn)檐娪迷O(shè)備的工作年限很長(zhǎng)，軍用測(cè)試系統(tǒng)的使用期限常常在20年以上。系統(tǒng)老化過(guò)時(shí)的原因大多是由于測(cè)試軟件是圍繞儀器特定的硬件能力而編寫的，而且軟件驅(qū)動(dòng)程序相對(duì)特殊，使得改進(jìn)提高還不如徹底地重新設(shè)計(jì)。替換老化過(guò)時(shí)設(shè)備時(shí)也可能遇到?jīng)]有功能等效設(shè)備的情況。有時(shí)候，系統(tǒng)集成商必須用幾臺(tái)儀器來(lái)替換一臺(tái)儀器以取得等價(jià)功能，而傳統(tǒng)架構(gòu)的測(cè)試軟件也使這項(xiàng)工作變得更加困難。

最后，就一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的總體成本而言，系統(tǒng)校準(zhǔn)和自測(cè)試正變得越來(lái)越重要。機(jī)架堆疊式方法中所用的儀器主要是為單獨(dú)工作和校準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。在許多情況下，當(dāng)這些儀器被集成到一個(gè)系統(tǒng)中時(shí)，校準(zhǔn)和功能測(cè)試便變得難于執(zhí)行，有時(shí)甚至無(wú)法執(zhí)行。今天，產(chǎn)品的性能水平已要求在集成系統(tǒng)一級(jí)運(yùn)行校準(zhǔn)程序。為了盡可能地滿足測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)4:1或10:1性能要求，這種方法是必需的。

作為一個(gè)行業(yè)，測(cè)試和測(cè)量供應(yīng)商面臨著提供能夠解決這些問(wèn)題的靈活、可伸縮和高效測(cè)試解決方案的挑戰(zhàn)。這個(gè)挑戰(zhàn)實(shí)際上也就是開(kāi)發(fā)出一種既能經(jīng)濟(jì)地滿足今天的要求，又能保護(hù)未來(lái)投資的方法。

合成測(cè)試直面挑戰(zhàn)

今天，測(cè)試行業(yè)中有進(jìn)取心的公司正努力迎接挑戰(zhàn)，合成儀器已成為許多公司的選擇方案。通過(guò)將軟件算法和基于核心儀器電路組成模塊的硬件相結(jié)合，合成儀器“合成”了傳統(tǒng)儀器中的激勵(lì)和測(cè)量功能。合成儀器的概念來(lái)源于當(dāng)前設(shè)計(jì)和使用的軟件無(wú)線電、移動(dòng)電話和其它通信系統(tǒng)背后的一些廣為接受的技術(shù)與技巧。為了更好地描述和定義合成儀器的概念，對(duì)軟件無(wú)線電(SDR)作一個(gè)概略的介紹將會(huì)有所幫助。

如圖2所示，軟件無(wú)線電僅僅由一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)引擎、一個(gè)通用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)前端以及某種形式的發(fā)射天線組成。通用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)前端在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與調(diào)制無(wú)線電波之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便進(jìn)行無(wú)線通信。這些部件之后是一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)處理(DSP)單元，它提供無(wú)線電的大部分功能。在本質(zhì)上，這種組合提供了一個(gè)“通用”的無(wú)線電。設(shè)計(jì)人員通過(guò)軟件將無(wú)線電功能編程到DSP之中，他們編寫軟件算法和在DSP輸入輸出端產(chǎn)生或處理數(shù)字表示信號(hào)的控制模塊。如果通信協(xié)議或處理算法需要修改，或無(wú)線電必須作為一種不同的類型來(lái)進(jìn)行通信，設(shè)計(jì)人員只需修改軟件并將其下載到無(wú)線電即可。軟件無(wú)線電方法消除了傳統(tǒng)專用無(wú)線電設(shè)計(jì)方法所需的重新設(shè)計(jì)和加工新硬件的必要性。今天，在小型封裝中所能提供的處理速度和能力使軟件無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)變得更加容易。

圖3所示的合成儀器方框圖與軟件無(wú)線電的方框圖看起來(lái)非常相似。主要區(qū)別是將天線換成了對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的接口，增加了多級(jí)電路以支持更靈活的信號(hào)調(diào)理，還增加了允許對(duì)電路元件進(jìn)行重新配置或根據(jù)需要進(jìn)行旁路的信號(hào)路徑。這些簡(jiǎn)單的修改使合成儀器所蘊(yùn)藏的真正潛力能夠發(fā)揮出來(lái)。

本文將略過(guò)合成儀器的基礎(chǔ)知識(shí)，只介紹一下圖4中的激勵(lì)路徑。如果測(cè)試系統(tǒng)以許多信號(hào)產(chǎn)生儀器中常見(jiàn)的 “功能組成塊”電路為中心進(jìn)行模塊化，人們通常會(huì)發(fā)現(xiàn)某種用來(lái)創(chuàng)建信號(hào)波形的數(shù)字信號(hào)處理引擎，它后面緊跟著一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在射頻信號(hào)產(chǎn)生電路中，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)上行轉(zhuǎn)換功能塊，它的主要用途是將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)。在集成系統(tǒng)中，射頻輸出將通過(guò)電纜和開(kāi)關(guān)矩陣連接到被測(cè)單元。在一臺(tái)傳統(tǒng)儀器中，這些電路元件位于機(jī)箱內(nèi)部，并且是固定的，如果不破壞這個(gè)緊固儀器的完整性，根本無(wú)法訪問(wèn)中間的電路功能。在一臺(tái)合成儀器中，這些功能塊代表能訪問(wèn)輸入和輸出的獨(dú)立模塊。

這種“功能劃分”允許用戶在功能塊之間放置信號(hào)開(kāi)關(guān)，并且可以利用各個(gè)電路塊的基本功能。例如，如果依次順序連接所有的功能電路塊，就得到了一臺(tái)射頻與微波信號(hào)發(fā)生器。如果引出模數(shù)轉(zhuǎn)換器和上行轉(zhuǎn)換模塊之間的信號(hào)，就得到了一臺(tái)模擬信號(hào)發(fā)生器或函數(shù)發(fā)生器。如果直接從DSP進(jìn)行輸出，可以得到一個(gè)數(shù)字樣式發(fā)生器。通過(guò)組合不同的信號(hào)發(fā)生、捕獲和信號(hào)調(diào)理功能電路塊，合成測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)字、模擬、功率、射頻、微波和許多其它信號(hào)類型進(jìn)行合成。

需要注意的是，合成儀器可能也會(huì)包含冗余或并行路徑，如圖5所示。例如，系統(tǒng)中可能有一個(gè)高分辨率的窄帶D/A轉(zhuǎn)換器功能塊，另外還有一個(gè)低分辨率高帶寬功能塊。合成儀器架構(gòu)主要是按照構(gòu)建所需激勵(lì)信號(hào)和測(cè)量分析的必要基本電路組成功能塊來(lái)劃分系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中可能包含需要的多種多樣的不同信號(hào)調(diào)理模塊。在需要多個(gè)同步信號(hào)的場(chǎng)合，同樣可以有多個(gè)數(shù)字處理功能塊，從而系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠提供所需的多個(gè)并行激勵(lì)或測(cè)量路徑。盡管如此，由于這一架構(gòu)支持高層次的復(fù)用，冗余部件仍然被降到了最低。

通過(guò)最大程度地利用各個(gè)功能模塊并降低冗余度，合成儀器提供商可以推出性能更高的單元，滿足更嚴(yán)格的需求。由于用戶無(wú)須在許多不必要重復(fù)的功能單元上花費(fèi)，這使得在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)降低整個(gè)系統(tǒng)的成本成為可能。例如，如果三臺(tái)不同的儀器都含有一個(gè)DSP、D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器和衰減器電路功能塊，就可以將節(jié)省下來(lái)的部分經(jīng)費(fèi)用來(lái)采購(gòu)一組更高性能的部件。這些特點(diǎn)突出體現(xiàn)在圖6中。在測(cè)試設(shè)備中，這類精簡(jiǎn)除減少了支持測(cè)試系統(tǒng)所需的硬件數(shù)量之外，還起著縮小測(cè)試系統(tǒng)體積的作用。

訪問(wèn)低層電路組成功能塊對(duì)于校準(zhǔn)過(guò)程有著極大的幫助。圖7是一個(gè)增加了校準(zhǔn)和系統(tǒng)功能測(cè)試(STF)環(huán)路的基本合成儀器的方框圖。這個(gè)電路可以包含簡(jiǎn)單的回環(huán)切換路徑，以及標(biāo)定的傳感器和其它相關(guān)硬件。對(duì)于傳統(tǒng)儀器，用戶是不可能訪問(wèn)到其中間電路環(huán)節(jié)的，這使其校準(zhǔn)更為困難。更重要的是，這使得傳統(tǒng)儀器難以在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行有效的校準(zhǔn)，如果不是不可能的話。合成系統(tǒng)方法提供了對(duì)每個(gè)功能單元進(jìn)行校準(zhǔn)的能力，并允許調(diào)整校準(zhǔn)程序以適應(yīng)不同的測(cè)量類型。在大多數(shù)情況下，這會(huì)使系統(tǒng)的性能大大提高。

合成架構(gòu)也增強(qiáng)了系統(tǒng)地處理老化過(guò)時(shí)問(wèn)題和和升級(jí)測(cè)試系統(tǒng)的能力。當(dāng)需要升級(jí)或出現(xiàn)老化過(guò)時(shí)情況時(shí)，只需添置或替換直接受影響的功能模塊而不是整套儀器。這降低了處理老化過(guò)時(shí)儀器的成本，同時(shí)也減少了相關(guān)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

合成儀器概念看待硬件的方式與面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)看待軟件“模塊”的方式相同。因此，面向?qū)ο蟮能浖c合成儀器方法完全吻合。先進(jìn)的合成實(shí)現(xiàn)方法采用了與功能硬件模塊一一關(guān)聯(lián)的軟件對(duì)象，與實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)象一樣實(shí)現(xiàn)激勵(lì)和測(cè)量算法。對(duì)功能硬件模塊全部所需信息的這種封裝，使得智能軟件很容易將模塊組合為不同的配置形式，并確定最終的激勵(lì)和測(cè)量能力。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果已知每個(gè)模塊的傳遞函數(shù)，就可以對(duì)它們進(jìn)行組合，以建立復(fù)雜的激勵(lì)和測(cè)量功能。由于模塊與對(duì)象一樣看待，也可以將一組或多組校準(zhǔn)系數(shù)駐留在對(duì)象之內(nèi)。這使集成商能以多種不同方式對(duì)模塊進(jìn)行組合，同時(shí)對(duì)于直到與被測(cè)部件接口的電路都能維持高精度的系統(tǒng)級(jí)校準(zhǔn)。

這種面向?qū)ο蠓椒◣?lái)的一個(gè)附加好處是能為測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)單元提供集成的診斷和故障預(yù)測(cè)能力。在采用順序編程技術(shù)的傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)中，很難執(zhí)行集成診斷。在面向?qū)ο蟮暮铣上到y(tǒng)方法中，智能軟件可以很容易地監(jiān)控工作狀態(tài)和硬件及軟件對(duì)象的狀況，以便提供實(shí)時(shí)診斷。系統(tǒng)性的增強(qiáng)也可以提供故障預(yù)測(cè)能力。

在合成環(huán)境中，接口的選擇沒(méi)有什么影響。方案提供商可以混合采用PXI、VXI、GPIB、Ethernet、USB、PCI、PCI-X或包括交換結(jié)構(gòu)在內(nèi)的任何其它通信總線，因?yàn)橛布蛙浖K之間的接口也與插件對(duì)象一樣看待。硬件配置是從軟件部件和模塊中抽象出來(lái)的，這提供了一個(gè)非常強(qiáng)大的系統(tǒng)架構(gòu)。

合成儀器的最大好處之一是它的測(cè)試能力不是受到測(cè)試儀器特性的約束，而是代表被測(cè)單元的工作特性。這方面的一個(gè)簡(jiǎn)單例子是測(cè)試衰減器組的特性。常規(guī)的方法可能是先用一個(gè)功率計(jì)進(jìn)行輸出幅度測(cè)試，然后再用一個(gè)頻譜分析儀來(lái)進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試，測(cè)試在工作參考設(shè)置條件下進(jìn)行。

每臺(tái)儀器所做的單次掃描結(jié)果如圖8(增益)和圖9(頻率響應(yīng))所示。圖8中的特性曲線看來(lái)是線性的，沒(méi)有什么明顯問(wèn)題。圖9中的特性曲線似乎線性度也不錯(cuò)。不過(guò)，由于測(cè)試過(guò)程中使用了兩臺(tái)儀器，不容易研究所有的工作區(qū)域。任何試圖覆蓋整個(gè)工作范圍的努力都需要在不同的功率水平、頻率和衰減設(shè)置上進(jìn)行多次測(cè)試，同時(shí)還不可避免地要無(wú)數(shù)次地重復(fù)測(cè)試許多數(shù)據(jù)點(diǎn)。單域測(cè)試常常會(huì)隱藏一些工作區(qū)域中不良的非線性特性，而且雖然傳統(tǒng)儀器可被配置和用來(lái)涵蓋整個(gè)測(cè)試范圍，但并不十分有效。采用傳統(tǒng)儀器時(shí)所牽涉的大量設(shè)計(jì)和測(cè)試時(shí)間開(kāi)銷也是必須考慮的。

相比之下，一臺(tái)合成儀器就能執(zhí)行更為復(fù)雜的測(cè)試，象三維表面一樣刻劃出衰減器組的幅度和頻率響應(yīng)。測(cè)試結(jié)果如圖10所示。圖中曲線顯示，衰減器組在某些工作區(qū)域有一些不好的非線性特性，很可能涉及衰減器組中某些特定的衰減器。經(jīng)過(guò)校正，很容易就可以僅僅針對(duì)有關(guān)的區(qū)域進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，如果需要，還可以定義附加的通過(guò)/失敗準(zhǔn)則作為響應(yīng)表面的坡度。測(cè)試維數(shù)也可以增加到包括相位響應(yīng)或其它因素。合成測(cè)試方法可以輕松地對(duì)這些復(fù)雜的測(cè)試腳本進(jìn)行控制，在減少測(cè)試次數(shù)和增加被測(cè)單元涵蓋范圍方面，合成測(cè)試所帶來(lái)的好處只受到測(cè)試設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造力的限制。

合成解決方案

由于合成儀器方法所帶來(lái)的廣泛好處，它可以支持許多測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用。已在使用或正在開(kāi)發(fā)中的合成解決方案涵蓋了軍事、航天和商業(yè)測(cè)試等各個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)。

目前，美國(guó)國(guó)防部正積極采購(gòu)新的測(cè)試系統(tǒng)和以合成架構(gòu)為基礎(chǔ)升級(jí)老的測(cè)試系統(tǒng)。這一點(diǎn)絲毫不值得奇怪，因?yàn)闇y(cè)試測(cè)量行業(yè)的許多技術(shù)進(jìn)步都脫胎于軍事與航天測(cè)試應(yīng)用。合成測(cè)試系統(tǒng)將為國(guó)防部提供它所需要的靈活性以及更便攜、經(jīng)濟(jì)和免于老化過(guò)時(shí)的測(cè)試方案，并具有在戰(zhàn)場(chǎng)上提供多兵種支持的能力。

在最近的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)期間，人們發(fā)現(xiàn)在許多場(chǎng)合美軍士兵嚴(yán)重喪失了后勤支持。合成測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和更小的體積使它能以更少的設(shè)備為軍隊(duì)提供更多的測(cè)試功能，以及為多兵種的設(shè)備提供測(cè)試的能力。運(yùn)行多種不同測(cè)試算法和提供多種接口支持了合成測(cè)試系統(tǒng)的多兵種測(cè)試能力，而便攜能力的增強(qiáng)將使士兵們?cè)趹?zhàn)場(chǎng)上受益。

合成儀器在軍事與航天測(cè)試中最吸引人的潛力在于它無(wú)需任何修改便可運(yùn)行原有的測(cè)試程序。美國(guó)海軍的CASS測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行著3000多個(gè)測(cè)試程序組(TPS)，但它面臨著嚴(yán)重的儀器老化過(guò)時(shí)問(wèn)題。在Autotestcon 2002會(huì)議上，Aeroflex和洛克西德-馬丁公司進(jìn)行了一次聯(lián)合演示，它們利用一個(gè)合成射頻子系統(tǒng)來(lái)替換一套傳統(tǒng)的射頻儀器。演示系統(tǒng)運(yùn)行了未經(jīng)修改的有代表性的CASS測(cè)試程序，包括與被測(cè)單元的軟硬件接口?？紤]到600多套在用的CASS系統(tǒng)和數(shù)十億美元的TPS投資，在處理大規(guī)模老化過(guò)時(shí)問(wèn)題上，合成儀器方法可以極大地降低成本和復(fù)雜性。

一家頂級(jí)商業(yè)衛(wèi)星制造商希望大幅削減衛(wèi)星通信有效載荷測(cè)試所花費(fèi)的時(shí)間，包括從部件級(jí)測(cè)試到整個(gè)衛(wèi)星的測(cè)試。從最初將各個(gè)部件安裝到面板，到完整組裝的有效載荷，最后到全部組裝好的衛(wèi)星一級(jí)，該公司都要對(duì)有效載荷進(jìn)行測(cè)試。圖11是該公司基于儀器的老系統(tǒng)的方框圖，圖12是替換它的合成測(cè)試系統(tǒng)的方框圖。這個(gè)案例提供了一個(gè)對(duì)合成測(cè)試的有關(guān)性能與投資回報(bào)潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)的絕佳途徑，因?yàn)樽罱K用戶有一個(gè)可用來(lái)進(jìn)行直接比較的老系統(tǒng)。

在進(jìn)行比較時(shí)，最終用戶在新舊兩個(gè)系統(tǒng)上運(yùn)行了同樣的測(cè)試過(guò)程，用的是相同的測(cè)試序列軟件。測(cè)試得到的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)顯示，合成測(cè)試系統(tǒng)具有突出的性能優(yōu)勢(shì)。表2給出了比較結(jié)果，可見(jiàn)速度平均提高近2.5倍。線性頻率響應(yīng)測(cè)試的速度提高了幾乎10倍，這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)閷?duì)于每顆衛(wèi)星，這項(xiàng)測(cè)試都要執(zhí)行幾千次。這些結(jié)果只反映了部分的節(jié)省情況。系統(tǒng)設(shè)置和校準(zhǔn)時(shí)間也有相似程度的減少，這使端對(duì)端測(cè)試的周期時(shí)間和成本都有顯著降低。

本文小結(jié)

對(duì)于商業(yè)無(wú)線電和通信測(cè)試，合成方法也能產(chǎn)生類似的效果。今天，瞬時(shí)帶寬能達(dá)到數(shù)百兆赫茲的模數(shù)或數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊已不少見(jiàn)。這些部件與接收器前端和高性能射頻上下行轉(zhuǎn)換模塊相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)軟件定義的測(cè)試系統(tǒng)。在本質(zhì)上，這些測(cè)試系統(tǒng)組成了一個(gè)儀器品質(zhì)的SDR，能測(cè)試?yán)鲜綗o(wú)線電和軟件無(wú)線電。軟件定義的靈活性使獲得的測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)具有不同頻率、調(diào)制方式、數(shù)據(jù)協(xié)議甚至跳頻能力的多種類型無(wú)線電進(jìn)行測(cè)試。顯而易見(jiàn)，組建一個(gè)基于合成儀器的測(cè)試系統(tǒng)有著相當(dāng)大的好處。如果你或你的公司需要一個(gè)新的或改進(jìn)的測(cè)試系統(tǒng)，建議鄭重考慮一下合成測(cè)試系統(tǒng)解決方案。