雷達(dá)空面綜合測試臺(tái)設(shè)計(jì)

丁小軍，徐志兵

(江蘇金陵機(jī)械制造總廠，江蘇南京211100)

0 引言

某型飛機(jī)屬于引進(jìn)機(jī)種，其空地線性接收機(jī)和信號處理器國內(nèi)沒有專用檢測設(shè)備，無法實(shí)現(xiàn)自主保障;而外委周期長且價(jià)格昂貴，無法保證飛機(jī)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(xiàng)產(chǎn)品的修理檢測需要，工廠開展了相關(guān)研究。研究發(fā)現(xiàn)，該兩項(xiàng)產(chǎn)品同屬于雷達(dá)空面工作部件，關(guān)聯(lián)性較大，空地線性接收機(jī)的輸出就是信號處理機(jī)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(jī)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(xiàng)開展了雷達(dá)空面綜合測試臺(tái)的研制。

1 設(shè)計(jì)

1.1 功能

本設(shè)計(jì)能夠?qū)δ承涂盏鼐€性接收機(jī)和信號處理器進(jìn)行單機(jī)檢測和聯(lián)調(diào)聯(lián)試。其中，對空地線性接收機(jī)，能模擬雷達(dá)系統(tǒng)總臺(tái)的工作環(huán)境、測試原理對其進(jìn)行功能測試;對信號處理器能根據(jù)其設(shè)計(jì)原理激發(fā)內(nèi)部測試軟件自檢;同時(shí)，能模擬雷達(dá)空面工作狀態(tài)，對空地線性接收機(jī)和信號處理器進(jìn)行聯(lián)調(diào)聯(lián)試，顯示雷達(dá)空面工作畫面，并保存、打印測試結(jié)果。

1.2 硬件

本設(shè)計(jì)選用威圖標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)柜、威強(qiáng)(IEI)工控機(jī)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，對電源電壓等模擬信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量;選用凌華高速數(shù)據(jù)采集卡PCI-7300進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對產(chǎn)品輸出的低頻波形進(jìn)行測量，動(dòng)態(tài)還原產(chǎn)品輸出的時(shí)序信號;通過凌華GPIB卡PCI-3488控制通用儀器，對信號源進(jìn)行控制，產(chǎn)生產(chǎn)品所需的輸入信號，同時(shí)控制示波器對產(chǎn)品輸出的高頻信號進(jìn)行測量，讀取測量結(jié)果;采用瑞顯光視頻采集卡VGAICVER20 RGB實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)主芯片，基于可編程技術(shù)VHDL語言設(shè)計(jì)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(tái)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(yīng)用程序直接調(diào)入板卡提供的庫函數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

1.4 時(shí)序

該空地線性接收機(jī)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(yīng)，產(chǎn)生輸出信號。本設(shè)計(jì)模擬МПИ總線時(shí)序、一次性指令和同步波形，建立該空地線性接收機(jī)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(shí)現(xiàn)對該產(chǎn)品的測量。本設(shè)計(jì)通過CPLD設(shè)計(jì)一次性指令和同步波形，通過FPGA設(shè)計(jì)МПИ總線時(shí)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(shí)序設(shè)計(jì)仿真圖。外同步時(shí)鐘是50 MHz，內(nèi)部分頻產(chǎn)生所需時(shí)鐘。通過設(shè)計(jì)合適的計(jì)數(shù)器，在所需時(shí)間點(diǎn)輸出高低電平，實(shí)現(xiàn)輸出一次性指令、同步波形和МПИ總線時(shí)序。時(shí)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(shí)序、МПИ總線時(shí)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(dòng)測量通過PCI-2501AD/DA卡實(shí)現(xiàn)，設(shè)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(guān)系還原出被測電壓，并在軟件界面下方顯示，技術(shù)要求如表1所示。當(dāng)電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，用綠色顯示，當(dāng)電壓超差時(shí)用紅色顯示。

表1 電壓測量技術(shù)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(yīng)控制命令、設(shè)置相應(yīng)選項(xiàng)激發(fā)內(nèi)部測試系統(tǒng)軟件ТПО工作，實(shí)現(xiàn)對信號處理器軟、硬件的詳細(xì)檢測。本設(shè)計(jì)通過編寫串口GUI用戶界面程序，利用工控機(jī)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(jié)果信息，實(shí)現(xiàn)對該信號處理器的單機(jī)測試。測試結(jié)果顯示在軟件界面信息欄中。測量結(jié)果可保存或打印。自檢通過后，計(jì)算機(jī)良好燈亮，軟件界面顯示“BAGET Computer is IN ORDER”和“SYSTEM READY”字樣。測試技術(shù)要求詳見表2。

表2 信號處理器測試技術(shù)要求

2.3 空地線性接收機(jī)性能檢測

本設(shè)計(jì)對該空地線性接收機(jī)的單機(jī)檢測是通過功能驗(yàn)證的方式實(shí)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(dòng)產(chǎn)生空地線性接收機(jī)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(shù)指標(biāo)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(shè)計(jì)將該空地線性接收機(jī)和信號處理器直接對聯(lián)，用該空地線性接收機(jī)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(dá)信息輸入該空地線性接收機(jī)，用VGAIC-VER20視頻采集卡實(shí)時(shí)采集并顯示該信號處理器輸出的雷達(dá)畫面信息，實(shí)現(xiàn)空面工作狀態(tài)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試。產(chǎn)品在雷達(dá)系統(tǒng)總臺(tái)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(jié)果完全一致。

圖3 聯(lián)調(diào)聯(lián)試

3 結(jié)語

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

［1］牛文生.機(jī)載計(jì)算機(jī)技術(shù)［M］.北京:航空工業(yè)出版社，2013.

［2］徐志兵.計(jì)算機(jī)總線接口適配器設(shè)備研制［J］.航空科學(xué)技術(shù)，2007(4):42-44.

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