基于LabVIEW實現的衛星射頻部件智能檢測系統
2012-04-12 00:00:00馮振元張振權徐燕紅劉祥軍
現代電子技術 2012年13期
摘要：衛星通信設備的射頻部件工作在微波頻段，當該部件出現故障時需要具有微波專業的維修人員和專業的維修儀表。如何能快速實現對該部件的智能檢測，達到快速定位故障部位，實現快速維修是傳統維修方式一直的目標。給出了一種基于LabVIEW軟件實現的衛星射頻部件智能檢測系統，通過將射頻部件的指標和實際測量值進行比較，用戶只需要連接設備就可以實現對該部件的智能檢測，不需要專業人員就可以給出一個專業測試報告，從而大大提高了維修的準確度。
關鍵詞：LabVIEW軟件; 衛星; 射頻部件; 智能檢測
中圖分類號：
TN929.5334
文獻標識碼：A
文章編號：1004373X(2012)13
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0引言
從通信距離的角度看，衛星通信無疑具有得天獨厚的優勢。衛星通信作為一種應急通信手段，遠距離、大容量、多業務是衛星通信固有的特點。 近年來隨著衛星通信技術的飛速發展，衛星通信向高頻段和設備小型化方向發展， 衛星通信設備的射頻部件工作在微波頻段，當該部件出現故障時就需要及時進行維修，特別是對于射頻部分的頻率穩定度、雜散參數、相位噪聲的測試都需要專業的微波維修人員和專業的測試儀表，如何能快速實現對該部件的智能檢測，達到快速定位故障部位，不需要專業的培訓和人員做到快速維修是傳統維修方式一直的目標。本文結合虛擬儀表技術和LabVIEW軟件設計和實現了一種針對衛星射頻部件進行維修和檢測的智能軟件系統，用戶通過LabVIEW軟件［1］和USB/GPIB轉換接口將這些專業的測試項目集成在軟件內部，維修用戶只需要連接維修部件和儀表，就可以完成這些專業測試，最后系統給出一個專業性比較強的檢修報告，提示用戶該射頻部件是否存在故障，建議用戶進行更換或者進行調整。
1系統的原理及整體連接圖
該系統設計采用軟硬件兩部分相結合的方式。
硬件設備采用處理速度和配置較高的工業控制計算機處理芯片、多功能串口卡、GPIB/USB轉化模塊等硬件設備［2］；其中多功能串口卡用來實現計算機和衛星射頻部件如：上下變頻器及晶振模塊等模塊的有效連接，用于實現對衛星裝備內置參數的讀取、信號的傳遞、設備指標智能判斷等諸多功能；GPIB/USB轉化模塊采用HP82357A專用轉換模塊，用于實現和頻譜儀及計算機的硬件連接，從而實現對衛星裝備射頻信號的有效讀取和判斷，確保射頻部分維修和判斷故障點的有效措施。
軟件部分采用的是美國NI公司生產的LabVIEW 8.2專業版開發軟件，通過軟件內部的專用VISA控件及對頻譜儀有效控制的控件實現對衛星設備參數的提取和設計，主要完成串口和衛星設備之間的通信以及完成GPIB端口和測試儀器之間的通信，完成設備數據的顯示、修改、監控、遠程控制及設備維修及生成維修報告等的諸多功能；通過軟件就將衛星通信設備的有效數據通過計算機網口傳輸到遠程控制的計算機上來，設備就可以通過網線和遠程計算機相連，從而完成整個系統的遠程技術保障維修和管理功能。該平臺配有可靠的硬件和穩定的軟件相互配合使用，真正實現自動檢測衛星通信射頻部件的故障情況，并通過測試軟件判斷出其內部故障功能模塊［3］，生成測試報告。該邊防衛星通信裝備技術保障網絡化平臺的總體技術方案如圖1所示。
2智能檢測系統的具體實現
2.1智能檢測系統硬件組成
硬件作為連接衛星射頻和計算機的重要設備，要求能和衛星裝備連接的各種串口相互通信，要求轉接穩定、可靠性能高、具備多串口通信等必須要求，因此本系統硬件采用的是MOXA型號的多功能串口卡，從而實現與衛星裝備的基帶板、調制解調板、射頻監控板、面板監控板等模塊的有效連接和串口通信［4］，同時為了對衛星裝備射頻信號的有效讀取和判斷，確保射頻部分維修和判斷故障點，采用Agilent公司生產的HP82357A型USB/GPIB接口的轉換單元可以方便實現計算機和頻譜儀的有效連接，實現對上變頻器、下變頻器、晶振單元的有效測試和故障判斷。整個硬件是實現衛星設備遠程保障的有效手段，是整個系統設備的核心。
2.2智能檢測系統的軟件設計與實現
軟件要實現對相位射頻部件的相位噪聲、頻率穩定度等復雜專業的測試，用戶只需要選擇操作測試，由計算機軟件來完成該測試，最后用戶就可以得出相應的明確的檢測報告。測試流程在線幫助模塊的功能是對每一個單板及部件測試時給出測試要求、步驟。信息采集及處理模塊的功能是對被測設備信號的采集和最終結果的比對，因此該軟件主要從兩個方面進行設計，一是對射頻中的晶振進行測試，對影響射頻參數的相位噪聲、設備雜散度進行準備測量并比較；二是對檢測出來的結果和設備正常指標對比后給出一個專業的檢測報告，方便維修人員及時進行更換或者進行參數調整。
2.2.1雜散度及相位噪聲測量步驟
雜散度和相位噪聲是衛星射頻信號測量的一個關鍵要素，在規定的指標內符合一定的雜散度和相位噪聲就能保障射頻工作在正常范圍內［5］，因此設計中對該指標進行了測量，同時結合頻譜儀的GPIB/USB進行測量，其主要功能程序圖如圖2所示。
2.2.2頻率穩定度測量步驟實現
衛星射頻信號中的晶振信號是整個信號的頻率源，是保障基帶信號、調制信號和解調信號正確順利工作的基礎，因此，對于10 MHz信號的測量和穩定度的測量是整個信號流程中重要的一個環節，在設計中對該指標進行多次測量取其平均值［6］，然后和標準值進行對比，給出合理化維修建議。圖3為該信號測量框圖。
2.2.3測量報告的設計與實現
為了使用戶通過LabVIEW軟件維修，用戶只需要連接維修部件和儀表，就可以完成這些專業測試，最后系統給出一個專業性比較強的檢修報告，提示用戶該射頻部件是否存在故障，建議用戶進行更換或者進行調整，因此在整個設計中進行了一個測量用戶報告［7］，從而能夠給出測量者一個專業的測量維修報告。圖4為測量報告的設計程序圖，圖5為測量報告界面。
3結語
本文給出了一種針對衛星射頻部件需要專業測量人員的實際問題，通過軟件和硬件相結合的方式實現對指標的智能測試和檢測，同時將專業復雜的測試維修如相位噪聲等指標測試工作集成于平臺內部，最后通過生成報表的方式給用戶一個專業的檢測報告，并提出維修建議。因此用戶只需要連接該平臺和維修裝備，通過友好的界面就可以實現對衛星射頻部件的維修檢測和技術保障，能迅速將設備的故障點壓縮到具體板件上，在本單位使用后比較成功地解決了該射頻部分過于依賴專業維修人員，維修人員需要長時間培訓的弊端，具有很強的現實意義和推廣性能。
參考文獻
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［2］王智遠，郝艷華.基于LabVIEW的PC與DSP串口通信研究［J］.儀器儀表用戶，2007(2):2122.
［3］鐘凡亮，嚴國萍.LabVIEW平臺下的測試儀軟件系統設計與實現［J］.計算機與數字工程，2007(1):138140.
［4］康建華，楊方正.LabVIEW在衛星數字電視接收機視頻指標測試中的應用［J］.電子測量與儀器學報，2008(1):251254.
［5］馬草原，郭雙強，李國欣.基于LabVIEW的串口調試與數據分析［J］.工礦自動化，2005(1):7476.
［6］解偉，張曉斌.基于LabVIEW的交直流智能接觸器(EMPC)測試系統設計［J］.計算機測量與控制，2010(9):20462049.
［7］張仁輝.基于ActiveX技術的LabVIEW與Word通信實現［J］.儀器儀表用戶，2007(5):92
作者簡介：
馮振元男，1977年出生。主要從事LabVIEW軟件模擬與仿真。
張振權男，1976年出生，碩士。主要從事衛星設備維修與建模。
徐燕紅 女，1977年出生。主要從事衛星通信執勤與維修。
