運載火箭安控裝置通用化自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

孫斯亮+張睿+汪小麗+魯毅

摘要：為了兼容不同型號安控裝置測試，進一步提高測試效率，提出了一種運載火箭安控裝置通用化測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模塊化、集成化、通用化設(shè)計，實現(xiàn)了對不同型號安控裝置的通用化自動測試。

關(guān)鍵詞：安控裝置；測試系統(tǒng)；設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0167-01

傳統(tǒng)設(shè)計中，運載火箭安控裝置分為兩個獨立設(shè)備，一個是有線控制、接收及執(zhí)行裝置，一個是無線指令接收裝置，測試需求差異巨大，測試系統(tǒng)相對獨立。新一代運載火箭安控裝置實現(xiàn)了上述兩臺設(shè)備功能，測試需求更為復(fù)雜，傳統(tǒng)測試系統(tǒng)效率低下，已經(jīng)無法滿足測試需求。在新一代安控裝置進入批產(chǎn)的背景下，研制具備集成化、自動化、無人化、通用化的測試系統(tǒng)有著重要意義。

本文提出了一種運載火箭安控裝置通用化自動測試系統(tǒng)，通過PXI平臺及模塊化設(shè)計為安控裝置提供包含影頻的可調(diào)無線指令上行信號、有線控制信號、可調(diào)供電電壓、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、存儲和回放等功能。通過通用化設(shè)計實現(xiàn)了對多個型號安控裝置各階段的全自動測試及數(shù)據(jù)判讀。

1 方案設(shè)計

運載火箭安控裝置通用化自動測試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，主要包括：PXI平臺、多功能調(diào)理模塊、電源模塊、射頻信號發(fā)生模塊與頻率合成模塊五種模塊組成，其中，PXI平臺完成數(shù)據(jù)處理及信號控制，多功能調(diào)理模塊完成控制信號輸出、遙測信號隔離/共地采集、供電控制、產(chǎn)生碼源調(diào)制信號、數(shù)據(jù)通訊及阻值測試，電源模塊完成對內(nèi)部模塊及被測單機供電，射頻信號發(fā)生模塊生成時鐘信號與頻率功率可調(diào)中頻信號，頻率合成模塊將碼源調(diào)制信號調(diào)制至由時鐘信號倍頻產(chǎn)生的本振信號，并與中頻信號進行頻率合成，輸出頻率功率可調(diào)無線指令上行信號和影頻信號。本方案采用模塊化設(shè)計，根據(jù)不同需求，使用一套或多套射頻信號發(fā)生模塊和頻率合成模塊完成一路或多路射頻輸出要求。圖1為整機的功能框圖。

1.1 PXI平臺

PXI平臺以PXI總線協(xié)議為架構(gòu)選用4U機箱、PXI計算機、PXI背板、模塊電源組成，通過PXI背板完成對PXI模塊的數(shù)據(jù)通訊與供電，PXI計算機操作系統(tǒng)安裝專用測試軟件完成數(shù)據(jù)處理及信號控制。

專用測試軟件基于LabVIEW軟件平臺設(shè)計，主要分為設(shè)置模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)模塊、通訊模塊四個部分，設(shè)置模塊實現(xiàn)網(wǎng)口遠(yuǎn)控指令解析設(shè)置、數(shù)據(jù)判讀設(shè)置、顯示控件定義、數(shù)據(jù)處理設(shè)置、延時計算設(shè)置、指令密碼設(shè)置、指令信號調(diào)制設(shè)置等自定義設(shè)置。控制模塊根據(jù)設(shè)置實現(xiàn)自動化定時執(zhí)行操作，根據(jù)反饋信號自動完成接收靈敏度、頻率動態(tài)范圍、功率動態(tài)范圍、延時精度、電源拉偏、指令密碼安裝，指令執(zhí)行等測試。通訊模塊實現(xiàn)自由設(shè)置串口、網(wǎng)口、有線等通訊接口，實現(xiàn)不同型號被測單機測試通用化。數(shù)據(jù)模塊根據(jù)設(shè)置自動完成數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲及超差判讀，測試完成后直接根據(jù)設(shè)置生成測試報表。

1.2 多功能調(diào)理模塊

多功能調(diào)理模塊主要由信號調(diào)理單元、信號采集單元、信號輸出單元和接口電路組成。信號調(diào)理單元通過采樣功率電阻、放大芯片、分壓電路、線性光耦、運算放大器完成信號調(diào)理；采集單元采用多路復(fù)用開關(guān)、程控放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、FPGA及PXI接口芯片完成對調(diào)理后信號的采集；信號輸出單元分為模擬輸出及數(shù)字輸出，模擬輸出由PXI平臺通過PXI接口芯片、FPGA、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片輸出，一路控制電源模塊輸出電壓，另一路根據(jù)設(shè)置產(chǎn)生碼源調(diào)制信號；數(shù)字輸出通過PXI接口芯片與FPGA輸出電平二進制信號控制內(nèi)部繼電器組完成各路信號通斷控制，并對外輸出可控觸點信號。

1.3 電源模塊

電源模塊主要由輸入整流濾波電路、DC-DC轉(zhuǎn)換電路、輸出濾波電路、+24V～+33V調(diào)節(jié)電路。輸入整流濾波電路將輸入交流220V轉(zhuǎn)換為直流300V電壓；DC-DC轉(zhuǎn)換電路將直流300V電壓轉(zhuǎn)換成兩路直流電壓，其中一路為固定28V供電經(jīng)輸出濾波電路輸出，第二路通過多功能調(diào)理模塊外加電壓及調(diào)節(jié)電路實現(xiàn)+24V～+33V可調(diào)電壓輸出。

1.4 射頻信號發(fā)生模塊

射頻信號發(fā)生模塊生成兩路信號，一路10MHz時鐘信號直接由晶振電路產(chǎn)生，另一路中頻信號由上述信號經(jīng)程控DDS頻率合成器、程控PLL頻率合成器合成和分段濾波產(chǎn)生，上述器件由PXI平臺通過PXI接口芯片和FPGA進行程控，實現(xiàn)中頻信號頻率幅度的自定義調(diào)節(jié)。

1.5 頻率合成模塊

頻率合成模塊將射頻信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的10MHz時鐘信號通過頻率鎖相源和帶通濾波器倍頻鎖相合成100MHz本振信號，本振信號作為碼源調(diào)制信號載波產(chǎn)生調(diào)制本振信號。調(diào)制本振信號與中頻信號進行混頻并通過放大器、功分器生成兩路射頻信號，根據(jù)無線上行指令頻率及影頻頻率分別使用帶通濾波器進行濾波產(chǎn)生無線指令信號及影頻信號，兩路信號通過合路器、放大器進行合成放大，通過檢波器產(chǎn)生頻率指示供多功能調(diào)理模塊進行采集，通過低通濾波器形成含有影頻與無線指令的頻率幅度可調(diào)上行信號。

2 結(jié)語

本文介紹的運載火箭安控裝置通用化自動測試系統(tǒng)，基于PXI平臺實現(xiàn)了運載火箭安控裝置測試的通用化、一體化、自動化、無人化，該系統(tǒng)通過不同的測試電纜及軟件設(shè)置可以對新舊兩代多型號安控裝置進行自動化測試，降低了各階段測試成本，提高了測試精度及測試覆蓋性。

參考文獻

[1]周榮，任振，陳樑.外測安全系統(tǒng)控制臺設(shè)計及實現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，（2）：149.

[2]吳立勛.外測與安全系統(tǒng)[M].宇航出版社，1994.endprint