某型火控雷達信號數據處理單元自動測試系統的實現

趙傻

摘要：信號數據處理單元是某型雷達系統的核心部件之一，其性能參數及可靠性直接影響雷達系統的性能。本文針對該單元的性能指標，介紹了一種可對其信號數據處理單元進行自動測試的設計方法。

關鍵詞：自動測試系統;內場可更換單元;LabWindows/CVI：功能模塊

0 引言

雷達信號處理顯示單元是某型雷達系統的核心部件之一，其將雷達信號處理機和雷達數據處理機集中在一個單元組件內，提高了系統工作的可靠性。整個單元不僅能完成對雷達接收信號的數字處理（濾除雜波、FFT變換、CFAR處理、地圖測繪信號處理成像等），還能完成對雷達數據的二次加工處理（解模糊、跟蹤狀態下的數據處理和控制、抗干擾處理等）及對外部通信和雷達工作狀態的控制及自檢等。利用傳統的測試方法在實驗室很難完成對以上功能參數的測試，因此有必要利用現代測試方法，開發出一套新的測試方法。

LabWindows/CVI是NI公司開發的Measurement Studio軟件組的一員，它是32位的面向計算機測控領域的虛擬儀器軟件開發平臺，可以在多操作系統下運行，是目前最為成功、應用最為廣泛的虛擬儀器軟件開發環境。LabWindows/CVI以C語言為基礎，一般程序員無需再花時間去學習其他計算機語言，從而節省了開發時間，其友好的界面編輯方式，在程序設計中靈活應用各種工具，以及各種功能強大的軟件包等，大大簡化了測試軟件的開發。

1 測試需求分析

該信號數據處理單元測試系統不僅要完成對該型雷達信號數據處理單元的性能檢查，還能用于戰場搶修，將故障隔離到內場可更換單元（SRU），并具有在更換SRU后進行驗證測試的能力。

該信號數據處理單元測試系統需要完成以下主要功能的測試：

1）自檢測試。

2） A/D接口及信號處理機功能測試。

3）信號處理各種波形工作方式程序測試。

4）內外總線測試。

5）伺服慣導接口測試。

6）伺服驅動電源測試。

7） Fd信號測試。

8）信號處理機內部資源測試。

2 自動測試系統組成

根據以上對測試需求的分析，自動測試分系統由以下7個部分組成。

1）中視頻信號模擬器

可以模擬中頻或視頻接收機處理后輸出的復雜目標回波信號，直接送給被測單元，進行被測單元整個工作流程的自檢測試，以檢驗ADIO模塊以及信號處理機功能測試的正確性。

2）總線測試模塊

該模塊的主要功能是對信號數據處理單元中內外總線板（內MBI、外MBI）及相關機箱連線進行裝機前的性能檢測。

3）伺服專用信號發生器

該模塊能模仿雷達天線單元和慣導系統，提供到信號數據處理單元伺服接口板的輸入控制信號，從而達到對信號數據處理單元伺服接口板進行故障檢測與故障隔離的目的。

4）伺服驅動電源專用負載（大功率電源負載）

該模塊的功能是為伺服驅動電源提供負載。

5） Fd專用調試模塊

該調試模塊的功能是為Fd板提供測試接口。

6）信號處理機測試軟件

完成信號處理機內部資源測試。

7）主控計算機

主控計算機負責中視頻信號模擬器的信號參數的設定，總線測試模塊相關設置，DP486的控制輸入，以及數據的接受、分析與顯示等。

3 功能模塊的實現

3.1 中視頻信號模擬器

中視頻信號模擬器由TI公司TMS320C6416DSP、XILINX公司VIRTEX 4 FPGA、高速DAC等電路構成。模擬器波形信號的來源是在FPGA中利用DDS技術實現點頻信號和線性調頻信號，首先生成一個N點正弦信號碼表，存人FPGA中的一塊ROM中，依次以fe的數據讀取率讀取ROM中的數據，則產生一個頻率為f0=f0/N的正弦信號。如果要產生頻率f0的正弦信號，其原理如下.

3.2 總線測試模塊

總線測試模塊的主要功能是實現對該單元中內外總線板（內MBI、外MBI）及相關機箱連線的性能檢測。模塊測試原理框圖如圖2所示。

1）外總線測試方法

將PCI-1553卡由軟件置為BC（BusController總線控制器），向被測單元內的外MBI板發出指令，設置工作方式等參數;再讀取返回信息中的通信狀態字和工作方式字等參數，判斷與設置是否一致，檢測該被測單元外MBI模塊是否有故障。

2）內總線測試方法

用PCI-1553卡在RT模式下與被測單元的內MBI模塊進行通信，先通過外總線設置該被測單元的工作方式等，再通過仿真內總線上的RT接收被測單元的命令字，根據返回信息中的雷達工作方式字等參數與設置是否一致來檢測被測單元內MBI模塊是否有故障。

PCI卡的硬件布局圖如圖3所示，軟件結構圖如圖4所示。

3.3 伺服專用信號發生器

此功能模塊在加電后，自動循環輸出三路DSC和兩路DRC的模擬量信號，經電纜送給被測單元，由被測單元中的SVIO電路將航姿或天線角度模擬量轉化為數據量，再回送給C2機，C2機由此判斷SVIO插件的RDC、SDC電路是否正常，達到對該部分進行故障檢測與故障隔離的目的。其原理框圖如圖5所示。

3.4 伺服驅動電源專用負載

該模塊為伺服驅動電源專用，用于測試信號數據處理單元上的60V大功率伺服驅動電源的負載能力，從而實現對該電源單元進行故障檢測的目的。其原理框圖如圖6所示。

3.5 Fd專用調試模塊

Fd專用調試模塊為Fd板測試提供便利測試接口，Fd板的輸出信號經專用設備變換后送至示波器、頻譜儀，進行幅度、頻率、頻偏及相位檢測。其原理框圖如圖7所示。

3.6 信號處理機測試軟件

信號處理機測試軟件用于使用中視頻信號模擬器檢測單元故障，或者在單純依靠外部設備無法檢測信號處理機某些未知問題的情況下對信號處理機進行模塊級故障檢測和定位。

控制模塊MC40資源檢測，包括對6塊SC40模塊的共享存儲器、ADIO模塊上的SRAM和雙口RAM存儲器、幀結束信號和IFF功能的檢測。這些功能測試均通過G-BUS完成，同時也可驗證G-BUS硬件功能。其流程圖如圖8所示。

SC40模塊內部存儲器測試，SC40對共享存儲器讀寫測試，SC40模塊內部和模塊間交換數據的通信端口環路測試，SC40模塊向MC40發送中斷的正確性測試。其測試流程如圖9所示。

I-BUS數據接收正確性測試，通過向ADIO測試用SRAM設置標準測試數據，然后通過I-BUS送到SC40模塊，以驗證I-BUS通路的正確性。其測試流程如圖10所示。

3.7 主控計算機

主控計算機利用LabWindows/CVI的開發環境開發了各模塊的測試、控制、故障分析及信息處理軟件，從而可以使操作人員快速簡便地完成對該型雷達信號數據處理單元的測試。

圖11是中視頻信號模擬器的操控界面。它通過串口將中視頻信號模擬器所需要的信號形式、觸發延時、信號幅度、噪聲幅度等參數發送給中視頻信號模擬器，改變輸出信號的形態并送到被測單元。圖12是總線測試模塊的控制界面。它通過軟件將PCI-1553卡置為BC，向被測單元的MBI板設置工作方式等參數，再通過讀取返回信息以檢測被測單元MBI模塊是否有故障。

4 系統應用

該自動測試系統已成功應用于某型雷達信號數據處理單元的調試。該系統通過功能模塊的形式為被測單元提供上位機的輸入信號、輸出測試接口等，利用LabWindows/CVI的軟件開發平臺成功建立了單元性能檢測系統、自動測量環境、數據采集系統以及過程監控系統，使操作人員可以快速方便地控制輸入信號的參數，隨時從各工作狀態中采集數據，并對所采集數據進行分析，成功將被測單元的故障定位到SRU級，大大節省調試時間。

參考文獻

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