高低温试验箱测试方法改进

摘要：某型无线电高度表在高低温试验中经常出现跟踪搜索不转换及灵敏度超差现象，根据该高度表工作原理，认真分析装后试验各环节，发现金属的高低温箱中耦合器处电磁波泄露是产生上述现象的原因，提出了转接器代替耦合器的改进测试方法，使试验得以顺利进行。

1、引言

某型无线电高度表装后按技术条件要求进行全系统高、低温试验，即在高低温试验箱中进行高度表的精度、灵敏度及全系统模拟发射流程的检查。

批产品试验中经常出现试验箱中常温下无线电高度表的灵敏度超差及跟踪搜索不转换现象，而相同产品在其出厂验收及装前测试各环节的产品性能检查中均合格。为使试验顺利进行并向用户交付合格的产品，我们通过分析原因，提出了改进测试方法的解决方案，将耦合测试改为转接器直接连接测试，经多次试验验证，解决了上述问题。

2、无线电高度表的测高原理及测试方法

飞行器使用的无线电高度表工作时向地面发射电磁波并接收反射回的电磁波，通过测量电磁波走过被测高度的时间来测高。

某型无线电高度表采用连续波调频恒定差拍体制，其工作原理如图1所示。发射波用锯齿波调制，接收波在时间轴上延迟。

图1 无线电高度表测高原理

由相似三角形∆ABC与∆ADE可知：

式中：H一被测高度；

c-光速；

∆F-调制频率带宽；

T一调制频率周期；

f_b一差拍频率。

该高度表通过改变调制周期T，使差拍频率 恒定为一常数(由跟踪伺服回路实现)，这样高度的变化引起T的变化，通过对T的测量，可得到高度H。按照装后测试技术条件，需测量无线电高度表装机后的灵敏度及精度，测试方法如图2所示。

图2 无线电高度表测试方法（改进前）

高度表发射的调频信号由发射天线通过耦合器进入无线电高度表模拟器，经衰减延迟模拟出高度后，再通过耦合器进入高度表接收天线，同时利用综合测试设备检查高度表工作时各项性能指标。

3、试验故障现象及原因分析

现象1：跟踪搜索不转换。在试验中，改变高度表模拟器的高度定值由0m到20m时，出现高度表20m高度跟踪不能转换现象，无法显示正确高度值。

现象2：接收机灵敏度超差。在试验中，改变高度表模拟器的高度设定值及衰减值时，高度表进入跟踪，但综合测试设备测出高度表的跟踪灵敏度超差。如在测500m模拟高度时，实际测试值超差2dB。

连续波体制的高度表为了克服测高时的多指现象(如图3所示)，设计有低通滤波器，使高度表仅输出垂直地面的高度信号H。尽可能地滤除斜距H'所带来的较高频率信号。

图3 低通滤波器工作原理示意图

在高低温试验箱中试验时，由于耦合器与天线间结合处不可避免有缝隙，发射信号从缝隙处泄露，而试验箱为金属封闭体，泄露的信号在箱体内经多次反射直接进入接收天线，如进入的信号强度在接收机灵敏度范围内，高度表则会在低通滤波器的作用下直接跟零。而在箱外开敞环境下测试时，泄露的信号就会被环境吸收，影响不是很明显。

在某些测试中，高度表虽然跟踪模拟器设定的高度值，但灵敏度超差，这种现象可能是尽管泄露的信号强度不足以导致高度表跟零，但对模拟器通过耦合器进入接收天线的正确信号有干扰，导致接收机灵敏度降低。

另外，由于在高低温环境下，耦合器的盒体中常有凝结水的存在，会对测试结果带来不利影响。

4、测试方法改进

综上所述，高度表测试故障现象是由于耦合器与产品外形不贴合造成的。高度表装后试验主要目的是考核其在高、低温环境下收发机的灵敏度，不考核收、发天线的方向性、驻波等性能。天线的测试需要特殊的设备，且天线作为一种无源器件，其性能在高、低温环境下的变化可以忽略不计。

由此，我们提出了直接连接的改进测试方法。采用两个专用转接器，如图4所示，将其一端与收发天线的馈线相连，另一端与高度表模拟器相连，如图5所示。

图4 专用转接器示意图

图5 无线电高度表测试方法（改进后）

为了模拟天线馈线到天线的信号衰减，在转接器中各串入一只衰减器。我们在常温、室内环境下利用矢量网络分析仪对收发天线耦合方式的衰减值进行了测定，多次测定得到衰减值约为9dB，由于收发天线形式相同，天线馈线阻抗接头也都是一样的，因此将该衰减值平均到两个转接器的衰减器中，均为4.5dB。

转接器主要技术指标：

接头形式：SMA/K-TNC/K

驻波系数：<2dB

衰减：9dB±2dB(两只总和)

延迟高度：0.5m±0.3m(两只总和)

衰器：500HM 4.5dB

5、结语

采用上述改进的测试方法，我们对批产品进行了多次高低温装后试验，可直观地检测无线电高度表接收机在高低温环境下的精度、灵敏度等指标，满足了用户的使用要求。

由广州精秀热工设备有限公司生产制造的-高低温试验箱示意图