整机测试验证系统

    整机测试验证系统

    雷达、通信、导航等无线电装备整机的研制过程中,系统复杂、技术环节多、参与部门多、研发周期长。传统的研发流程在设计过程的早期由于缺少实测数据支撑,难以对系统方案、指标分配、数据处理算法等进行验证,基本依靠理论和经验。在设计过程的中后期,分系统的设计面临类似的困难,一直到各部分基本成形,才可以进行验证测试和指标优化,一旦需要对系统方案、指标进行调整,将牵扯到各个环节的设计评估和变更,整个设计过程的技术风险、研发成本、研发周期很难控制。

    功能及特点

    整机设计与测试验证系统为无线电装备研发构建一个技术平台,提供全数字仿真设计、半实物模拟仿真设计、基带及射频信号产生、信号全参数测试分析等功能。用户可在设计初期利用仿真软件建立全数字整机模型,进行指标优化、调整和仿真验证,并随着研发的不断深入、细化,模型逐步固化、实物化。由于整机、分机、部件直至器件的并行设计一直处于可运行的整机系统模型内,且仿真系统可无缝接入平台硬件提供的数字、射频微波信号激励和信号测量分析能力,保证了在设计的各个阶段,始终可形成设计、调整、测试验证的闭环,通过不断的迭代设计,整机以全系统的形式从数字模型逐步逼近最终的真实系统。平台的运用可以使整个研发过程重心前移,快速迭代,设计团队的协作更加紧密、透明、敏捷,大幅降低技术风险,提高效率,压缩研发成本和周期。

    • 系统综合显示、控制功能
    • 具备整机、部件模块全数字建模仿真和半实物仿真功能
    • 宽带数字、射频信号模拟产生功能
    • 基带信号的数字域测试分析功能
    • 射频信号频域、时域、调制域测试分析功能
    • 射频模块的非线性参数测试分析功能
    • 高速宽带总线抖动、误码率与接收容限测试分析功能

    主要指标

    • 系统频率范围:10MHz~43GHz
    • 支持连续波、各种常见数字调制、常规脉冲调制、脉内调频、脉冲相位编码、频率捷变、重频抖动、重频参差等信号形式
    • 矢量信号调制解调带宽:≥1GHz
    • 信号产生实时带宽最大可达5GHz
    • 具有信道衰落模拟功能,支持基带衰落、射频衰落
    • 具备数字基带模拟、射频发射与接收、天线及空间信道的协同仿真能力,具备与仪器设备连接的半实物仿真验证测试能力,具备开放式模型库
    • 具备功率低至-170dBm/Hz,分析带宽最高160MHz的实时频谱分析能力
    • 具备时域、频域、调制域联动分析能力
    • 具有网络S参数测试、非线性参数及谐波模型的测试分析能力
    • 具备综合一致的抖动注入、误码率分析能力,数据速率最高达7Gb/s
    • 垂直动态范围:≥12bit
    • 具备宽带微波、毫米波脉冲参数测量能力,频率范围10MHz~40GHz,脉冲功率动态范围:-40dBm~+20dBm

    系统组成

    整机设计与测试验证系统主要由协同仿真设计软件及硬件测试设备组成,硬件测试设备主要由信号产生系统、信号衰落系统、信号分析系统、物理层参数测量系统四部分组成。信号产生系统由基带信号源M8190A、矢量信号源E8267D、模拟信号源AV1464C组成,可以产生各种复杂调制宽带信号。多通道信道实时模拟器可以实现信道的自由空间衰减、多径衰落、多普勒频移特征模拟。信号分析系统主要包括高精度矢量信号分析仪N9030A、高速时域分析仪DSOX92504A、频谱分析仪AV4051、抖动误码率分析仪N4903B,可以完成宽带信号时域、频域、调制域、数字域分析功能,脉冲功率计AV2436、脉冲频率计AV3212D结合高速时域分析仪完成射频脉冲信号分析。物理层参数测量由4端口矢量网络分析仪N5244A完成。

    协同仿真设计软件支持Genesys、SystemVue、ADS、EMPro、Matlab等多种设计工具,可完成整机、分机、部件直至器件的模型建立和全数字仿真验证,仿真软件均支持仪器连接,可将仿真数据下载至仪器,生成实际射频信号注入被测真实模块,也可对被测模块实际射频信号输出进行测量并将实测结果返回仿真软件,协同实现系统半实物仿真验证。

     
     

    系统原理

     

     

     
     


    系统的关键技术在于如何保证在设计的全过程中,设计、调整、测试、验证始终可形成闭环。系统通过协同仿真设计软件环境在仿真域、实体域、测试域之间建立桥梁,实现整个设计过程中各要素的无缝连接,具体体现在以下几点:

    • 全数字仿真工具的互操作

    在设计初期,利用系统仿真工具如SystemVue、Genesys建立整机全数字模型,此阶段的模型是理想模型,可进行理论计算,仿真整机、分机、部件的关系,在工具环境内进行整机构建方案验证、指标初步分配、算法验证,形成设计、调整、评估闭环,此时模型逼真度还比较粗略。在此基础上对,利用ADS、EMPro等工具建立各部件、器件的行为级模型,实现前期的指标分配,模型精度高于理想模型。整机理想模型和部件行为级模型都是全数字模型,系统协同仿真设计环境保证不同层级全数字模型的互操作,利用ADS、EMPro建立的行为级模型或是Matlab、C++建立的算法模型都可直接嵌入整机理想模型中,替换对应的部件,在SystemVue、Genesys环境下闭环运行。

    • 仿真模型与仪器控制的无缝连接

    数字仿真模型中可插入仪器控制节点,在仿真运行过程中自动控制仪器操作,将仿真波形数据下载到仪器,生成实际信号输出,或完成实际信号、参数测量分析并将结果返回仿真系统,实现仿真域与测试域的无缝连接。

    • 整机数字模型与实际电路的无缝连接

    当整机的部分部件样机已制作完成,或想验证现有的部件能否满足整机要求,可通过仪器连接将实际电路嵌入整机仿真环路,替换整机模型中部件对应的行为级模型,用实际电路在真实激励下的实测结果取代模型行为,实现整机系统在半实物状态下的闭环验证,可到达更真实的整机模拟精度。

           
       

    订购信息

     
       

      

     

    名称

    型号

    生产厂商

    协同仿真设计验证软件

    定制

    玖锦科技

    Genesys仿真设计软件

    W1328BP

    Keysight

    宽带任意波形发生器

    M8190A

    Keysight

    微波矢量信号发生器

    E8267D

    Keysight

    微波矢量信号分析仪

    N9030A

    Keysight

    高性能数字示波器

    DSOX92504A

    Keysight

    信道模拟器

    N5106A

    Keysight

    矢量网络分析仪

    N5244A

    Keysight

    误码率分析仪

    N4903B

    Keysight

    模拟信号源

    AV1464C

    中电41所

    频率计

    AV3212D

    中电41所

    功率计

    AV2436

    中电41所

    频谱分析仪

    AV4051

    中电41所