1 测试系统建立的必要性
TRM（收发组件）是构成有源相位控制阵列天线的基本单元。TRM 的原理框图如
下图 1 所示。
图 1 TRM 原理框图
如上图 1 所示，TRM 中包括了接收和发射两条射频链路，以及驱动单元和控制接口部分。
依据 TRM 的输入、输出频率关系，可分为非变频和变频两类。对于测试系统来说，前者测试以矢量网络分析仪为主，进行频率或功率扫描测量；后者需要配置变频测量的功能，包括矢网内置的变频幅相测试的软件、参考混频器附件以及特有的混频器测试校准流程。
TRM 测试包括的主要参数如下：
1）信息读入
• IDN 串号读入
• EEPROM 编程
• 传感器温度
2） 接收路主要测试参数
• 传输与反射（S 参数）
• 全衰减状态值
• 全相位状态值
• 噪声系数
• 互调失真
• 本振-中频隔离度（变频体制）
• 通道间隔离度
3） 发射路主要测试参数
• 脉冲 S 参数
• 饱和功率输出
• 脉冲时域参数
• 全衰减状态值
• 全相位状态值
• 压缩点测试
• AM/PM
• 杂散
• 本振-射频隔离度（变频体制）
• 通道间隔离度
在 TRM 的研制过程中，需要进行两个层次的测试：研发阶段的特性测试和生产阶段的验证测试。特性测试侧重 TRM的全状态测试，用于优化和验证 TRM的原型设计以及各参数之间调整后的影响，包括衰减、移相的全状态测试在内的，总共约25000个测试值（以 6 位移相/衰减单元为例）；验证测试侧重成熟产品在产线上的测试，为部分状态测试，总共约 2500 个测试值。如果依靠分离测试仪表，集成度低，测试速度较慢，难以满足研发、调试和生产阶段的测试任务。
为满足上述测试要求，同时考虑到 TRM 测试的特定要求（单次连接全参数测试、多状态位射频测试、多线制控制接口、多通道并行测试），测试系统应以标准仪表为基础，外置满足功率要求以及收发链路可程控切换的射频箱，提供产生视频控制信号并可调整测试时序的逻辑单元，以及控制计算机和测试软件。
2 R&S TS6710 主要构成
根据以上测试任务的要求，测试系统R&S TS6710主要包括矢量网络分析仪ZVA、程控射频箱 OSP-TRM、标准 PXI 视频控制信号单元 TVSP 和相关测控软件，可完成TRM 的测试。此外系统预留了监测端口，便于借助宽带信号分析仪 FSW 来监测被测件宽带的频谱特性。系统原理框图见下图 2 所示。
图 2 TRM 综合测试系统原理框图
如图 2 所示，TS6710 的射频测试部分以矢量网络分析仪 ZVA24 为一体化测试仪表，完成包括噪声系数和 S参数测量等在内的全部测试功能；程控射频箱 OSP-TRM完成收发链路的自动切换、信号调制与合成，以及功率控制等功能，保证小信号和大功率信号测试时系统的精确测试和安全；基于 PXI 的 TSVP 提供视频控制的信号，包括系统触发、电源控制和参数测量、高速双向数字控制信号等功能单元。系统还预留了监测端口，便于其它设备对测试系统的信号监测。
测试系统外形见下图 3 所示。
图 3 典型测试系统外形图
3 系统各部分的功能和原理
3.1 ZVA 射频参数测量
1 ） 接收支路 S 参数测试
传输和反射 S 参数测量。
2 ） 噪声系数测试
与传统的 Y 因子法不同，ZVA 的噪声系数测量利用其测量接收机数字部分的双
通道结构，并行使用两种检波算法：均方根值（RMS）和平均值（AVG）检波。如图 4 所示。
图 4 ZVA-K30 噪声系数测量原理
• 均方根值（RMS）检波算法如下式：
由 N 个采样点计算线性平均值电压，如果采样点足够多，AVG 检波器仅得到信
号电压，噪声部分在计算中被抑制了。
ZVA 的噪声系数测量法可结合 S 参数矢量误差校准使用，改善因端口失配误差。并且不需要使用噪声源，避免了噪声源在被测件作为负载时的 ENR 参数偏离误差。
下图 5 为低噪放的噪声系数实测结果。
图 5 ZVA 噪声系数的测试结果
3 ） 互调测试
四端口 ZVA 具有独立的双信号源，可产生双音信号，与 OSP-TRM 射频箱中的
合路器配合，可完成互调测试。ZVA 的中频滤波器有两个模式，普通模式和高选择性模式。此项测试选择高选择性模式，可得到近70dB的抑制度，减小迹线噪声和临近频谱的干扰。
4 ） Tx 脉冲 S 参数测试
ZVA 进行脉冲 S 参数测量时，采用脉内取点测量法。使用调制脉冲的上升沿作
触发，分别控制信号源扫描和接收机采样。这样 ZVA 每收到一个触发沿，即触发信号源进行频率（或功率）扫描，而接收机在经过触发延迟 τ 后，开始对射频脉冲采样，并进行幅度或相位的 S 参数测量。每一次触发都会输出一个测量数据，直到扫描到设置的最大频率（功率）值。
图 7 ZVA 采用脉内取点法测试脉冲 S 参数
5 ） 饱和功率测试
在功率扫描条件下，测量 DUT 输出信号的绝对功率值。需要测前功率校准。
6 ） 压缩点测试（功率扫描）
在功率扫描条件下，对选定的信号压缩量值处，测量 DUT 输出信号的绝对功率
值。需要测前功率校准。
7 ） AM-PM
在频率扫描条件下，对衰减器不同衰减量条件下对相位状态进行测量；或当移
相器在不同相位条件下的衰减状态测量。
8 ） 脉冲时域参数测试
ZVA 的脉冲波形测试方法不同于传统的脉冲“切片”法。ZVA 的接收内设置了额外的快速存储单元（Ram），见图 8，将来不及处理的采样数据存下来，存储时长3ms（可扩展至 25ms）。在触发信号作用下进行后端信号处理并显示。这样不会因脉冲占空比影响而损失系统的动态范围，并且不会损失信号的时间分辨率，而是完整地把所有采样数据进行处理并显示，测试结构显示了脉冲的真实信息。在采样时钟 80MHz 时，数据点的时间分辨率达到为 12.5ns。
图 9 ZVA 脉冲时域参数测试的时域包络数据
9 ） 频谱分析
与频谱仪相比，网络分析仪在测量功率时最大的问题在于它不能完全去除镜像
噪声的影响。原因是频谱仪在混频之前加入了预选滤波器，可以抑制镜像噪声的影响。R&S 的网络分析仪可以选择不同的本振频率，可以分别使用高本振RF>LO 或低本振 RF<LO来进行频谱测试。如下图为网络分析仪中实际产生的频谱分量，包括了输入信号的频谱和产生的镜像分量。
当选择不同的LO频率时所显示的杂散位置会不同。但实际测量的信号位置不会
变化。向网络分析仪端口 1 输入固定频率为 3GHz 的单音信号，通过选择不同的 LO频率，测量接收机 b1 测量结果。建立两个不同的通道，并用不同的迹线进行显示Trc1 和 Trc2。其中 Trc1 设置为 RF>LO，而将 Trc2 设置为 RF<LO。显然下图中的频率除 3GHz 的频谱成分外，其它都是杂散信号。
图 11 分别在高本振和低本振模式下，进行两次扫描的频谱数据
利用网络分析仪中的数学运算功能，取两条迹线中的最小值 Min（Trc1，Trc2），便可将镜像部分去掉，保留被测信号的频谱，如图 12 所示。
图 12 ZVA 的频谱分析结果
为保证测试绝对功率的精度，需在测前进行接收机的功率校准。以下图 13 为 ZVA 的 IFBW为 100kHz 时，扫描 4GHz频率范围时扫描时间和小信号测量结果。
图 13 ZVA 对小信号的频谱分析结果和测试时间
3.2 测试射频箱 OSP-TRM
图 14 OSP-TRM 外形图
OSP-TRM 是为 TRM 测试定做的射频箱，包括脉冲调制器、合路器、低噪放和
射频开关等模块，完成测试链路切换、通道功率控制和并行测量等功能。OSP-TRM原理框图见下图所示。
图 15 OSP-TRM 结构图
OSP-TRM 射频箱主要功能：
• 链路功率电平控制模块
• 收发转换控制模块
• 信号合成模块
• 脉冲调制模块
• 监视通道，频谱仪、功率计等其它仪表接入控制模块
3.3 控制终端 TSVP
图 16 TSVP 外形图
TSVP 是基于 PCI 总线技术，可集成多功能测试板卡的机箱。具体功能如下：
• 工控机，Windows XP 系统
• 高速数字模块（40MHz 码速率）
• 可编程控制电平
• 衰减/移相高速设置
• DUT 控制时序缓存
• 实时评估 DUT 响应
• 系统触发信号及时序控制
• 提供多通道电源±50V/50W，电流测量功能
• 系统自检
• 数字万用表
• 射频链路控制信号产生
3.4 测控软件 R&S RUN
图 17 测控软件 R&S RUN
R&S RUN 提供用户可配置的测试时序、自动规划校准向导和测试报告等，具体
功能如下：
• 测试界面及参数设置菜单
• 仪表驱动控制
• 数据获取
• 测试报告生成
• 测试时序控制
• 其它功能
图 18 在线 生成测试报告
3.5 测试系统的时序控制
为保证系统高效、精确地完成指定的测试任务，在满足自动化测量的基础上，
合理安排系统的工作时序是首要条件。通过综合考虑 DUT 接收支路和发射支路的转换时间、控制指令传输/响应时间、测试仪表设置和测量时间、DUT 的响应时间以及脉冲状态下仪表的触发时序等关键时间点来安排与测试任务匹配的工作时序。下图19 是典型的 TRM 自动测试的工作时序图。
图 19 典型 TRM 测试的时序图
如前所术，系统 TS6710 将 TRM 测试分为两个层次：验证测试和特性测试。前
者应用于产线，仅测试的主要或典型参数，并生成测试报告，典型结构的 TRM 需要约 2500 个测试值，测试时间为 15 秒左右；后者应用于研发阶段，全状态测试，约25000 个测试值，测试时间为 4 分钟左右。
3.5.1 接收支路验证测试
3.5.2 发射支路验证测试
3.5.3 接收支路特性测试
3.5.4 发射支路特性测试
4 系统扩展
标准的测试系统 TS6710 提供了 2 个 TRM 的并行测量功能。可根据测试需求增加系统端口的数量，达到 8 个 TRM 并行测量的能力。
图 19 系统扩展框图
5 主要系统指标
TRM 测试系统 TS6710 主要系统指标：
