多波束相控阵TR组件与波控链路自动化测试方法及系统与流程

本发明涉及相控阵，更为具体的，涉及一种多波束相控阵tr组件与波控链路自动化测试方法及系统。

背景技术：

1、随着航天任务向多目标、高频次、全天候方向发展，传统单波束抛物面天线已难以满足复杂测控场景下的高并发、广覆盖需求。为此，基于有源相控阵技术的全空域多波束测控系统应运而生，其可通过数字扫描方式在空间中同时形成多个独立可控波束，实现对多个航天器目标的同时跟踪与通信，具备24小时连续服务能力，大幅提高测控资源利用率。然而，相控阵系统高度依赖大量有源器件，尤其是tr组件与数字波束成形板卡等核心单元，其长期服役过程中易受环境应力、功率循环、老化等因素影响，导致增益偏差、相位误差甚至失效，严重影响系统整体性能与可用性。

2、在实际工程运维中，当主系统出现故障时，通常采用断电插拔方式更换疑似故障部件，即从库存中调用备品备件进行替换。但现有流程普遍存在以下问题：

3、1）缺乏对备品备件的前置功能与性能验证机制，存在“带病上阵”风险；

4、2）依赖人工操作完成信号注入、状态参数读取与判读，测试过程繁琐且耗时长；

5、3）面对大规模阵列系统中成百上千个tr组件及多块波控板卡的批量管理需求，传统人工测试模式已无法支撑高效运维。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多波束相控阵tr组件与波控链路自动化测试方法及系统，能够在备品备件安装前完成功能与性能指标验证、测试结果统计分析，显著提升备品备件准入效率和系统智能化运维效率与可靠性。

2、本发明的目的是通过以下方案实现的：

3、一种多波束相控阵tr组件与波控链路自动化测试方法，包括以下步骤：

4、步骤1、tr组件多通道幅相一致性校准；

5、步骤2、波控链路光纤回环误码率测试，其中波控链路包括初级dbf板卡与次级dbf板卡l2之间的第一数字光纤链路、l2与l3板卡之间的第二数字光纤链路、l4板卡与l5板卡之间的第三数字光纤链路、l5板卡与l6板卡之间的第四数字光纤链路，以及l2与l3、l4与l5之间通过高速背板实现的板间通信链路；初级dbf板卡、l2至l6板卡沿初级dbf → l2 →l3 → l4 → l5 → l6的顺序级联，且l6板卡通过网络接口与控制管理模块通信；控制管理模块配置测试模式，分别在初级dbf板卡与l2板卡之间、l2板卡与l6板卡之间进行双向误码率测试；

6、步骤3、综合测试报表生成及结果分析，测试管理服务器接收并存储步骤1与步骤2中产生的测试数据至测试数据库，并以报表形式展示测试结果。

7、进一步地，在步骤1中，所述tr组件多通道幅相一致性校准，具体包括子步骤：

8、1）发射通道幅相一致性校准：通过控制管理模块向初级dbf板卡发送测试指令，初级dbf板卡生成零频数字测试信号，并传输至tr组件；tr组件对数字信号进行内插处理后执行数字上变频至中频，再经数模转换及模拟上变频输出为射频信号；射频信号依次通过信号选择器接入不同发射通道，经由频谱分析仪测量各通道的幅度与相位参数，并将测量数据反馈至控制管理模块；控制管理模块以第1通道为基准，计算其余通道的幅相偏差值，并将校准参数下发至tr组件；

9、2）接收通道幅相一致性校准：控制管理模块控制信号源生成射频模拟测试信号，射频信号经分路器均分后输入tr组件的不同接收通道；tr组件对各通道射频信号进行模拟下变频至中频，再经模数转换及数字下变频恢复为零频数字信号；零频数字信号传输至初级dbf板卡；初级dbf板卡利用快速傅里叶变换算法提取各通道的幅度与相位信息，并将结果上报至控制管理模块；控制管理模块以第1通道为基准，计算其余通道的幅相偏差值，并将校准参数下发至tr组件。

10、进一步地，在发射通道幅相一致性校准中，具体是发射8通道幅相一致性校准，初级dbf板卡生成的零频数字测试信号通过jesd204b协议经高速数字线缆传输至tr组件，tr组件内部集成有数字上变频器与数模转换器，用于将零频信号转换为射频信号输出。

11、进一步地，在接收通道幅相一致性校准中，具体是接收8通道幅相一致性校准，tr组件接收的射频模拟测试信号经模拟下变频器转换为中频信号，再经模数转换器采样后，由数字下变频器还原为零频数字信号，并通过jesd204b协议传回初级dbf板卡。

12、进一步地，在步骤2中，所述双向误码率测试，具体包括子步骤：

13、在上、下行测试中，在发送端板卡生成测试序列并发送，接收端板卡在接收前清零本地缓存，随后对接收数据进行比对，计算误码率。

14、进一步地，在步骤2中，波控链路中各板卡的物理分布为：l2与l3位于第一机箱，l4与l5位于第二机箱，l6位于第三机箱；机箱间通过数字光纤链路连接，机箱内板卡间通过高速背板连接，形成级联式数据通路；控制管理模块通过网络接口远程对l2至l6板卡中的fpga或dsp固件进行动态下载与版本更新。

15、进一步地，在步骤2中，当在初级dbf板卡与l2板卡之间执行误码率测试时，控制管理模块同步执行上行与下行方向的测试：

16、1）下行测试：初级dbf板卡生成测试数据并发送，l2板卡在接收前清空接收缓冲区，随后比较接收数据与原始数据，计算误码率；

17、2）上行测试：l2板卡生成测试数据并发送，初级dbf板卡在接收前清空接收缓冲区，随后比较接收数据与原始数据，计算误码率。

18、进一步地，在步骤2中，所述在上、下行测试中，在发送端板卡生成测试序列并发送，接收端板卡在接收前清零本地缓存，随后对接收数据进行比对，计算误码率，具体包括子步骤：

19、在l2板卡与l6板卡之间执行误码率测试时，控制管理模块同步执行上行与下行方向的测试：

20、1）下行测试：l2板卡生成测试数据并发送，l6板卡在接收前清空接收缓冲区，随后比较接收数据与原始数据，计算误码率；

21、2）上行测试：l6板卡生成测试数据并发送，l2板卡在接收前清空接收缓冲区，随后比较接收数据与原始数据，计算误码率。

22、进一步地，在步骤3中，所述测试结果包括各通道幅相一致性偏差、链路误码率指标及超差告警信息。

23、进一步地，在步骤3中，所述综合测试报表生成及结果分析基于测试软件实现，且将测试软件部署于工业控制计算机上；所述测试软件包括测试信息处理模块、数据库管理系统与客户端模块；信息处理模块用于协调测试流程、采集各子系统状态及测试数据；数据库管理系统用于支持多用户访问、数据归档与查询；客户端模块提供人机交互界面，实现测试任务下发、实时状态监控、测试结果可视化呈现、异常数据提示及历史趋势分析功能，并能够生成符合标准格式的测试报告。

24、进一步地，所述历史趋势分析功能，具体基于测试数据进行统计分析、趋势图绘制及硬件健康状态评估，辅助运维人员判断测试部件的可靠性。

25、一种多波束相控阵tr组件与波控链路自动化测试系统，包括：

26、校准模块，用于tr组件多通道幅相一致性校准；

27、测试模块，用于波控链路光纤回环误码率测试，其中波控链路包括初级dbf板卡与次级dbf板卡l2之间的第一数字光纤链路、l2与l3板卡之间的第二数字光纤链路、l4板卡与l5板卡之间的第三数字光纤链路、l5板卡与l6板卡之间的第四数字光纤链路，以及l2与l3、l4与l5之间通过高速背板实现的板间通信链路；初级dbf板卡、l2至l6板卡沿初级dbf →l2 → l3 → l4 → l5 → l6的顺序级联，且l6板卡通过网络接口与控制管理模块通信；控制管理模块配置测试模式，分别在初级dbf板卡与l2板卡之间、l2板卡与l6板卡之间进行双向误码率测试；

28、报表生成及结果分析模块，用于生成综合测试报表及结果分析，测试管理服务器接收并存储步骤1与步骤2中产生的测试数据至测试数据库，并以报表形式展示测试结果；且该系统用于执行权利要求2~11中任一项所述的多波束相控阵tr组件与波控链路自动化测试方法。

29、本发明的有益效果包括：

30、（1）本发明构建了功能完备、物理解耦的独立测试平台。本发明实施例提出的系统为大型相控阵测控系统的缩比验证平台，仅需少量机柜与关键设备搭建，具备tr组件、波控链路等核心部件的幅相一致性、光纤传输误码率及硬件状态覆盖测试能力。并且系统可独立部署于专用机房，不依赖原系统运行环境，测试过程完全不影响主系统正常工作，实现安全高效的离线验证。

31、（2）本发明支持即插即测自动化操作，大幅提升了运维效率。测试流程由软件自动控制，待测部件接入后可实现信号激励、数据采集、参数分析与结果判定的全流程自动化，测试周期由传统数小时缩短至分钟级，无需人工干预，显著降低了人力与时间成本，保障了备件更换后的系统功能可靠性。

32、（3）本发明可实现批量化、可追溯的智能备件管理。系统支持多通道并行测试，测试软件具备条码识别与数据库记录功能，实现备件状态、性能数据、测试时间等信息的自动存储与分类管理，彻底消除人工标记误差，通过全生命周期管理机制，可大幅提升备品备件管理效率与运维智能化水平。