陈瑜
台达电子电源（东莞）有限公司 523308
摘要：为满足接收机的自动化检测需求，提出了一种基于虚拟仪器技术的接收机测试系统方案。介绍了测试系统原理，其硬件部分主要用来模拟接收机的各种输入信号，对输出信号进行测量，软件部分采用LabVIEW语言进行编程，实现了对接收机的自动测试功能。实际应用表明，该系统操作简便、测试准确，满足接收机测试要求。
关键词：ATS（自动测试系统）；TPS（测试程序集）；LabVIEW语言；TUA（接口适配器）
引言
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。目前虚拟仪器技术发展迅速，在自动测试系统中占有重要的地位。
自动测试系统发展经历了专用型、台式仪器积木型和模块化仪器集成型三个阶段。第三代自动测试系统是基于VXI、PXI等测试总线，主要由模块化的仪器/设备所组成的自动测试系统，是当前先进的自动测试系统的主流组建方案，在国内外自动测试系统中得到了广泛应用。本系统是在第三代自动测试系统基础上建立起来的。
一、测试需求分析
根据对接收机测试需求文件的分析，系统需完成识别电阻测量、专用激励器自检、1553B总线通道自检、接收机自检、收讯灵敏度、定向灵敏度、方位准确度和音频输出电压8项性能测试，测试通过时显示测试值，不通过时进行故障隔离，将故障定位到内场可更换单元（LRU）。系统需提供接收机工作的电源，模拟天线产生接收机所需的激励信号，发送和接收总线控制码，控制接收机工作，测量接收机的识别电阻、音频电压，并进行灵敏度测量。系统需具备1路交流电源、3路直流电源、1路激励信号、1路RS232总线信号、1路1553B总线信号、1台数字多用表、1台无线电综测仪、1台频谱仪、各类开关21个、1台接口适配器。
二、、系统硬件设计
系统硬件主要包括：主控计算机、激励信号产生模块、测量仪器模块、数字总线通信模块、专用激励器、开关模块和接口适配器（TUA），其中激励器以信号适配板形式安装于TUA内。各激励信号的产生、信号的测量在软件控制下，完成对接收机指标的测量。
仪表采用VXI/PXI总线模块仪器和GPIB总线台式仪器。主控计算机通过GPIB总线连接程控电源和台式仪器，实现对电源的控制和对台式仪器的操作，通过VXI/PXI总线连接模块化仪器，实现对模块化仪器的控制。仪器的输入输出接口与开关模块相连，由软件进行切换控制。
系统仪器由RS232仿真器、1553B仿真器、程控直流电源、程控交流电源、固定28V电源、固定-15V电源、信号源、频谱仪、数字多用表、无线电综测仪组成。图1为系统硬件原理框图。
图1，系统硬件原理框图
2.1 电源输出
电源为接收机提供工作电压，包括3种类型的电源。程控直流电源有1路输出，输出电压为27V/1.2A。程控交流电源有1路输出，输出电压为115V/400Hz，单相。固定电源有2路输出，第1路：+28V/1A；第2路：-15V/1A。
2.2 信号源
信号源为接收机提供激励信号，和专用激励器配合使用，提供接收机所需的输入射频信号，频率范围：10kHz～1GHz。
2.3 信号测量
数字多用表用来测量接收机输出的电压、电流、识别电阻等信号，其中交流电压量程范围：1mV～300V，频率范围：300Hz～1400Hz，直流电压量程范围：0V～30V，电阻阻值量程范围：0Ω～2kΩ。
无线电综测仪用来测量接收机的音频输出电压，交流电压量程范围：1mV～100V，频率范围：300 Hz～1400Hz。
频谱仪用来测量激励器的自检输出信号功率，频率范围：10kHz～1GHz，最大功率30dBm。
2.4 数字信号资源
1553B总线仿真器为双通道双余度仿真器，具有总线控制器（BC）和远程终端（RT）两种工作模式，完成1553B总线与接收机的通信功能。
RS232总线仿真器用于主控计算机与激励器的通信，完成方位控制功能。
2.5 开关模块
系统通过开关模块实现对各种信号进行切换，根据信号类型使用开关共21个。
2.6 接口适配器
接口适配器完成自动测试设备（ATE）与被测设备（UUT）之间信号的适配、连接，并为ATE中的各个信号到UUT中的相应引脚指定信号路径，通过电缆将所需信号连接到TUA前面板，提供信号通路。为减小系统体积，节约成本，与其他UUT共用一个TUA，激励器作为信号适配板嵌入TUA中。
三、系统软件设计
软件采用LabVIEW语言编程，LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench)是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、Active X等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
图形化的程序语言，又称为 "G" 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
利用 LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位/64位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。
四、应注意的几点问题
4.1 延时问题
经仿真成功的程序在系统联试时，曾出现1553B仿真器返回值不正确的现象，经分析，认为是程序语句间延时不够引起的，程序中增加3S延时后，结果正常。延时是设计自动测试系统时不容忽视的问题。
4.2 变量类型转换问题
1553B总线模型协议中命令字、数据字为16进制，而接收机的故障代码为2进制，二者比较时需进行16进制-2进制转换，否则容易引起误判。
4.3 抗干扰问题
由于测试系统较为庞大，各种总线的信号传输、多种仪表的使用必然带来新的干扰，为减小信号之间的干扰，需要合理划分被测设备的信号，进行抗干扰设计。本系统设计时对TUA内部的激励器采取了屏蔽措施，易受干扰（如音频输出电压和接收机产生的调制信号）和产生干扰的信号（如交流电源）使用双绞屏蔽线，直流电源使用音频屏蔽线，音频输出电压信号和电源线采取屏蔽层单端接地方式，信号地与电源地隔离。
五、虚拟仪器的优越性
与传统仪器测试系统相比，利用虚拟仪器技术设计的测试系统更具优越性。利用虚拟仪器技术，可简化设计，设计者无需了解仪器底层的实现方法，只需调用底层驱动即可，这样，可使设计者在测试流程和方法上投入更多精力，大大缩短了开发时间；系统测试由软件控制和计算，测试精度高，一致性好，速度快，避免了手工繁琐的重复性工作以及人为因素造成的误差和故障信息误判；TPS可移植性强，有利于系统更新换代和高度集成，当测试需求有变化时，在软件上作相应改动为首选方案，若仍不能满足要求，可考虑增加硬件资源。
结束语
经实际使用，系统满足接收机性能测试要求，人机界面友好，稳定性好，一致性好，可靠性高。虚拟仪器技术的发展为自动化测试系统的研制和升级带来很大方便，随着下一代自动测试系统NxTest合成仪器概念的提出，采用RS232接口的专用激励器已不能满足系统高度集成的需要，因此研制满足新一代测试系统的专用资源或使专用资源通用化已成为自动测试系统研制工作中的下一个课题。
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论文作者:陈瑜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/22
标签：测试论文; 系统论文; 信号论文; 接收机论文; 总线论文; 测量论文; 仪器论文; 《防护工程》2018年第12期论文;