雷達空面綜合測試臺設計

丁小軍，徐志兵

(江蘇金陵機械制造總廠，江蘇南京211100)

0 引言

某型飛機屬于引進機種，其空地線性接收機和信號處理器國內(nèi)沒有專用檢測設備，無法實現(xiàn)自主保障;而外委周期長且價格昂貴，無法保證飛機完好率和戰(zhàn)斗力。為了解決受制于人的尷尬局面，滿足該兩項產(chǎn)品的修理檢測需要，工廠開展了相關研究。研究發(fā)現(xiàn)，該兩項產(chǎn)品同屬于雷達空面工作部件，關聯(lián)性較大，空地線性接收機的輸出就是信號處理機的輸入，信號處理器具有自檢測功能，其輸出可通過監(jiān)視器查看［1］，而空地線性接收機的輸入可以通過通用儀器模擬，輸出可以通過通用儀器測量。基于此，工廠立項開展了雷達空面綜合測試臺的研制。

1 設計

1.1 功能

本設計能夠對某型空地線性接收機和信號處理器進行單機檢測和聯(lián)調(diào)聯(lián)試。其中，對空地線性接收機，能模擬雷達系統(tǒng)總臺的工作環(huán)境、測試原理對其進行功能測試;對信號處理器能根據(jù)其設計原理激發(fā)內(nèi)部測試軟件自檢;同時，能模擬雷達空面工作狀態(tài)，對空地線性接收機和信號處理器進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試，顯示雷達空面工作畫面，并保存、打印測試結果。

1.2 硬件

本設計選用威圖標準19英寸機柜、威強(IEI)工控機RACK-360G為載體。以凌華數(shù)字I/O卡PCI-7396為通信接口，采集產(chǎn)品輸出的一次性指令電平信號，控制硬件電路工作;選用凌華AD/DA卡PCI-2501進行模數(shù)轉換，對電源電壓等模擬信號進行動態(tài)測量;選用凌華高速數(shù)據(jù)采集卡PCI-7300進行數(shù)據(jù)采集，對產(chǎn)品輸出的低頻波形進行測量，動態(tài)還原產(chǎn)品輸出的時序信號;通過凌華GPIB卡PCI-3488控制通用儀器，對信號源進行控制，產(chǎn)生產(chǎn)品所需的輸入信號，同時控制示波器對產(chǎn)品輸出的高頻信號進行測量，讀取測量結果;采用瑞顯光視頻采集卡VGAICVER20 RGB實時采集視頻輸出，顯示到軟件;選用ALTERA公司EPM7128和EP1C12Q240為硬件電路設計主芯片，基于可編程技術VHDL語言設計硬件電路。硬件框圖見圖1。

圖1 硬件框圖

1.3 軟件

本測試臺軟件基于Windows系統(tǒng)，采用虛擬儀器LabWindows CVI編寫，控件內(nèi)部程序采用C語言編寫。由于命令數(shù)據(jù)巨大，采用了ACCESS數(shù)據(jù)庫處理。板卡的應用程序直接調(diào)入板卡提供的庫函數(shù)設計實現(xiàn)。

1.4 時序

該空地線性接收機和信號處理器均由МПИ總線指令控制，配合一次性指令、同步波形在各種工作狀態(tài)下工作，對輸入信號響應，產(chǎn)生輸出信號。本設計模擬МПИ總線時序、一次性指令和同步波形，建立該空地線性接收機和信號處理器工作環(huán)境，提供其輸入信號，測量并顯示其輸出信號，以實現(xiàn)對該產(chǎn)品的測量。本設計通過CPLD設計一次性指令和同步波形，通過FPGA設計МПИ總線時序，通過晶振同步CPLD和FPGA。圖2是一次性指令、同步波形、МПИ總線時序設計仿真圖。外同步時鐘是50 MHz，內(nèi)部分頻產(chǎn)生所需時鐘。通過設計合適的計數(shù)器，在所需時間點輸出高低電平，實現(xiàn)輸出一次性指令、同步波形和МПИ總線時序。時序的產(chǎn)生、輸出由PCI-7396的IO口控制，指令代碼由用戶軟件產(chǎn)生并通過PCI-7396的IO口發(fā)送到FPGA處理后再輸出給產(chǎn)品［2］。

圖2 一次性指令、同步時序、МПИ總線時序仿真圖

2 測試

2.1 電壓測量

外部供電電壓和產(chǎn)品消耗電流直接采用東崎DX3系列數(shù)字電壓、電流表同步測量并顯示，產(chǎn)品內(nèi)部二次電源的自動測量通過PCI-2501AD/DA卡實現(xiàn)，設置PCI-2501AD/DA卡輸入電壓范圍為(-10～+10 V)，把需要測量的電壓先通過精密電阻分壓到(-10～+10 V)范圍內(nèi)再輸入AD/DA卡采集，根據(jù)比例關系還原出被測電壓，并在軟件界面下方顯示，技術要求如表1所示。當電壓在正常范圍內(nèi)時，用綠色顯示，當電壓超差時用紅色顯示。

表1 電壓測量技術要求

2.2 信號處理器內(nèi)部測試軟件自檢

該信號處理器內(nèi)部自帶測試系統(tǒng)，可以通過RS-232接口發(fā)送相應控制命令、設置相應選項激發(fā)內(nèi)部測試系統(tǒng)軟件ТПО工作，實現(xiàn)對信號處理器軟、硬件的詳細檢測。本設計通過編寫串口GUI用戶界面程序，利用工控機串口與信號處理器通信，發(fā)送命令給信號處理器，讀取并顯示其自檢過程信息、結果信息，實現(xiàn)對該信號處理器的單機測試。測試結果顯示在軟件界面信息欄中。測量結果可保存或打印。自檢通過后，計算機良好燈亮，軟件界面顯示“BAGET Computer is IN ORDER”和“SYSTEM READY”字樣。測試技術要求詳見表2。

表2 信號處理器測試技術要求

2.3 空地線性接收機性能檢測

本設計對該空地線性接收機的單機檢測是通過功能驗證的方式實現(xiàn)。由МПИ總線指令建立其工作狀態(tài)，采用PCI-3488卡GPIB總線控制信號源自動產(chǎn)生空地線性接收機所需調(diào)制信號，其數(shù)字通道輸出數(shù)據(jù)由PCI-7300卡采集，模擬通道輸出信號由通用儀器測量，再比對其技術指標要求判斷該產(chǎn)品的好壞以及故障發(fā)生的大體位置。

2.4 空面工作狀態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試

本設計將該空地線性接收機和信號處理器直接對聯(lián)，用該空地線性接收機的輸出作為該信號處理器的輸入，由МПИ總線指令建立其空面工作狀態(tài)并發(fā)送命令數(shù)據(jù)，采用信號源模擬其雷達信息輸入該空地線性接收機，用VGAIC-VER20視頻采集卡實時采集并顯示該信號處理器輸出的雷達畫面信息，實現(xiàn)空面工作狀態(tài)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試。產(chǎn)品在雷達系統(tǒng)總臺上聯(lián)調(diào)聯(lián)試畫面見圖3(a)，本檢測儀聯(lián)調(diào)聯(lián)試同步檢測畫面見圖3(b)，由圖可知，測量結果完全一致。

圖3 聯(lián)調(diào)聯(lián)試

3 結語

根據(jù)設計，完成了雷達空面綜合測試臺的研制。截止目前，測試臺的使用情況良好。本測試臺的成功研制為空地線性接收機和信號處理器修理檢測建立了條件。自測試臺投入使用后，該兩項產(chǎn)品不再外委，減少了軍費開支，縮短了維護保障周期，保證了飛機完好率和戰(zhàn)斗力，實現(xiàn)了該兩項產(chǎn)品的自主修理保障，經(jīng)濟效益和軍事效益顯著［3］。同時，測試臺的成功研制對于相關產(chǎn)品的理解以及其他設備的研制也有很好的借鑒作用，社會效益顯著。

［1］牛文生.機載計算機技術［M］.北京:航空工業(yè)出版社，2013.

［2］徐志兵.計算機總線接口適配器設備研制［J］.航空科學技術，2007(4):42-44.

［3］段學剛.航空電子裝備維修概論［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2010.