T/R組件波束控制測試方案設計

　　4設計實例

　　實驗中，預設輸入信號通道16位，頻率范圍為0~40MHz，輸入電平范圍為-5~8V可調，輸出信號通道64位可選，這些能滿足大部分常規波控電路的測試要求。

　　4.1驅動電路

　　驅動電路選用Intersil公司的EL7457，該電路最大驅動能力可達到2A，4路輸入4路輸出，最高頻率可達到40MHz，輸出高電平范圍為-2~16.5V，輸出低電平范圍為-5~8V，完全滿足常規波控電路輸入要求。驅動電路原理如圖4所示，其中，R1~R4是串接的小電阻，用于減小輸出波形過沖，L和H為設置的輸出高、低電平值，這樣設計的好處是輸入高、低電平可調，且不影響輸入時序。

　　圖4驅動電路原理

　　4.2比較器

　　比較器選用Maxim公司推出的一款高速、低壓差比較器MAX901，可以雙電源供電，也可以單電源供電，輸出電壓可以根據用戶要求進行設置。電路外圍設計如圖5所示。CHV為比較電壓設置，CH1~CH4為被測器件輸出端口，FCH1~FCH4為FPGA接收端口。通過設置MAX901比較電壓，可以測試器件不同電壓輸出時的邏輯功能。D1~D4的作用是指示，方便調試。

　　圖5比較器電路原理

　　4.3可編程部分

　　可編程器件選用Xilinx的一款低端產品XC3S50AN，這是因為測試中僅利用豐富的IO資源和向量存儲，沒有太高的要求，選用低端產品就足夠了。圖6所示為JTAG的配置，用于FPGA程序下載。電源模塊電路原理如圖7所示，只需兩種電源，內核為1.2V，輔助電壓及端口電壓設置成3.3V.

　　圖6 JTAG配置

　　圖7電源模塊電路原理

　　時序仿真可以采用兩個可編程器件，一個用于數據發送及開關控制，另一個用于數據接收及功能判斷。圖8所示為數據發送FPGA的仿真波形，S為FPGA輸出開關控制信號;delay_sn，delay_clk，delay_clr三個信號為開關控制輸入信號，實現將串行數據并行輸出;P為FPGA輸出給被測器件的信號，由dutin_r，dutin_s，dutin_clk，dutin_clr，IN控制輸入。可以看出，用FPGA產生時序是比較理想的選擇。

　　圖8輸入時序仿真

　　圖9所示為數據接收FPGA仿真波形。CH接收存儲被測器件邏輯值，datain，dataclk，address用于設置理想邏輯值。PASS，FAIL為輸出狀態指示。

　　圖9功能判斷仿真

　　4.4測試結果

　　圖10所示為按本文方案制作的波控電路測試系統照片。左上圖為兩個FPGA，一個用于數據發送，一個用于數據接收判斷;右上圖為系統電源模塊，下圖為系統組合。該系統可實現16位以內輸入，64位以內輸出的常規波束控制電路的全參數測試。表2列出一款32位T/R組件波束控制電路實測結果。其中，比較器的比較電平設置為4.8V和0.2V，因此，輸出高電平≥4.8V，低電平≤0.2V.

　　圖10波控電路測試系統實物照片

　　表2測試結果

　　5結論

　　波束控制電路專用性強，輸入輸出接口較多，時序嚴格，邏輯功能復雜，其測試較為復雜。本文提出一種測試方案。該方案簡單，易于實現，充分利用FPGA豐富的IO資源及可編程特點，很好地解決了波束控制電路測試中的難點。同時，該方法易于實現常規波控電路測試系統的通用性，僅僅需要定義好測試系統轉接部分的輸入接口，以及編寫不同的發送和接收程序，便可實現常規波控電路的通用性。