1.引言

本測(cè)試系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的接口適配器需要對(duì)某型系列雷達(dá)多個(gè)整機(jī)和分機(jī)的信號(hào)測(cè)試進(jìn)行轉(zhuǎn)接，由于被測(cè)雷達(dá)種類較多，測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試參數(shù)也較為繁雜，通過對(duì)通用接口適配器結(jié)構(gòu)的研究，在綜合了射頻、數(shù)字、電源等測(cè)試信號(hào)特征的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)接口適配器，接口適配器的安全性和可靠性滿足雷達(dá)測(cè)試的需求。

2.測(cè)試系統(tǒng)需求分析

2.1 被測(cè)設(shè)備描述

圖1為通用雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，典型的雷達(dá)系統(tǒng)由天線、發(fā)射分機(jī)、接收分機(jī)、綜合測(cè)試分機(jī)、波控分機(jī)以及終端設(shè)備等組成。

雷達(dá)綜合測(cè)試系統(tǒng)，要滿足對(duì)多型雷達(dá)整機(jī)和分機(jī)的測(cè)試，如對(duì)雷達(dá)的接收分機(jī)、發(fā)射分機(jī)、電源模塊、環(huán)控分機(jī)以及綜合處理分機(jī)等的多項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的UUT數(shù)量多達(dá)數(shù)十個(gè)，同時(shí)為了提高測(cè)試系統(tǒng)的通用性，在設(shè)計(jì)中對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆糯?，使得有新的測(cè)試要求或新的型號(hào)雷達(dá)需要測(cè)試時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)依然能夠完成測(cè)試任務(wù)。

圖1 雷達(dá)基本組成框圖

2.2 信號(hào)需求分析

對(duì)被測(cè)LRU進(jìn)行測(cè)試需求分析是接口適配器設(shè)計(jì)乃至整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)，否則就無法確定系統(tǒng)測(cè)試資源的構(gòu)成、接口適配器測(cè)試通道的類型和實(shí)現(xiàn)方式等方面的內(nèi)容。因此在組建測(cè)試系統(tǒng)前，需要根據(jù)測(cè)試任務(wù)對(duì)雷達(dá)信號(hào)需求進(jìn)行整理，被測(cè)件在接入測(cè)試系統(tǒng)中時(shí)需要提供激勵(lì)信號(hào)，使雷達(dá)處于正常的工作狀態(tài)，雷達(dá)輸出的響應(yīng)信號(hào)需要通過測(cè)試適配器轉(zhuǎn)接到測(cè)試設(shè)備端口，面只對(duì)部分信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

(1)電源信號(hào)

通過控制大功率程控電源和模塊化程控電源實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)各個(gè)分機(jī)的供電。電源信號(hào)的種類主要有：①大功率直流電源；② 單項(xiàng)交流電源。

(2)數(shù)字/模擬信號(hào)

該部分信號(hào)包括激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)，主要信號(hào)特征為：①TTL信號(hào)；②TTL差分信號(hào)。

(3)射頻信號(hào)

部分射頻信號(hào)因?yàn)楣β瘦^大，如果直接通過測(cè)試適配器連接到測(cè)試儀器容易引發(fā)測(cè)試事故，因此部分射頻信號(hào)需要通過定向耦合器然后由同軸電纜連接到測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于中低頻的信號(hào)將通過同軸電纜直接與適配器相連接，然后通過開關(guān)矩陣將響應(yīng)信號(hào)送入平臺(tái)測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試。

3.平臺(tái)硬件工作原理

整個(gè)系統(tǒng)的工作原理為（如圖2所示）：主控計(jì)算機(jī)通過GPIB、VXI、LAN總線對(duì)電源、數(shù)字、中低頻及射頻類測(cè)試儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，其輸出信號(hào)經(jīng)過接口適配器、測(cè)試夾具輸入至被測(cè)LRU中，從而完成電源信號(hào)、狀態(tài)控制信號(hào)及激勵(lì)信號(hào)的施加。而被測(cè)LRU輸出的響應(yīng)信號(hào)逆向進(jìn)入至頻譜儀、功率計(jì)、數(shù)字示波器等響應(yīng)類測(cè)試儀器中進(jìn)行功能和性能測(cè)試，并對(duì)測(cè)試參數(shù)按照上下限進(jìn)行判斷，如果某項(xiàng)功能測(cè)試不正?；驕y(cè)試參數(shù)超出正常的范圍，則判斷被測(cè)件有故障，并對(duì)故障進(jìn)行隔離。當(dāng)然，某些LRU還需要通過以太網(wǎng)進(jìn)行工作狀態(tài)的控制。

圖2 平臺(tái)硬件工作原理框圖

3.1 接口適配器設(shè)計(jì)

接口適配器可分為通用接口適配器和測(cè)試接口適配器兩大部分（組成框圖如圖3所示），其中通用接口適配器是由接收器模塊、電纜集束模塊、接收器連接電纜、接收器、接收器安裝框架等部分組成，而測(cè)試接口適配器由外接接插件、ITA前面板、ITA模塊、ITA轉(zhuǎn)接器四個(gè)部分組成。

圖3 接口適配器組成框圖

通用接口適配器是系統(tǒng)中所有測(cè)試儀器輸入/輸出端口的公共端面，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定的位置和方式將測(cè)試儀器的輸入/輸出端口用電纜或板卡連接到這一端面。通過機(jī)械傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)，通用接口適配器中的連接器可與測(cè)試接口適配器中的連接器實(shí)現(xiàn)連接或斷開，從而達(dá)到信號(hào)傳輸或分離的目的。按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的不同測(cè)試接口適配器都可與符合該標(biāo)準(zhǔn)的通用接口適配器進(jìn)行連接，用以實(shí)現(xiàn)不同被測(cè)件的測(cè)試等目的。接口適配器內(nèi)部要進(jìn)行電源信號(hào)、數(shù)字及中低頻信號(hào)、射頻及微波信號(hào)的調(diào)理，另外還可能需要內(nèi)置一些諸如信號(hào)產(chǎn)生/分析以及適配器識(shí)別等模塊。

測(cè)試接口適配器是接口適配器的核心和關(guān)鍵，按照功能又可分為UUT測(cè)試適配器、校驗(yàn)（計(jì)量）適配器、自檢適配器及虛擬儀器適配器。

UUT測(cè)試適配器通過測(cè)試電纜實(shí)現(xiàn)被測(cè)單元和通用接口適配器的匹配連接。為提高UUT測(cè)試適配器的通用性，一般是一個(gè)UUT測(cè)試適配器可以完成多個(gè)被測(cè)單元的測(cè)量。但是如果測(cè)試對(duì)象是一個(gè)龐大的系統(tǒng)（例如雷達(dá)），單個(gè)UUT測(cè)試適配器無法完成全部的測(cè)試工作，可以按照被測(cè)對(duì)象的屬性和功能將其分解成多個(gè)UUT測(cè)試適配器。

校驗(yàn)（計(jì)量）適配器主要用來完成測(cè)試系統(tǒng)性能指標(biāo)的標(biāo)定。實(shí)現(xiàn)方法為：將所有儀器儀表的輸入/輸出端口集成在校驗(yàn)（計(jì)量）接口適配器的前面板，利用外置的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器，運(yùn)行特定的軟件對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量，從而為測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度提供保障。

自檢適配器的功能是利用測(cè)試系統(tǒng)自身配備的儀器儀表完成功能及性能的自檢。其工作原理為：主控計(jì)算機(jī)控制開關(guān)通道實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器的互測(cè)試。若某一測(cè)試結(jié)果超出正常范圍，則利用內(nèi)置的推理機(jī)制進(jìn)行故障定位。在系統(tǒng)搭建中刪除有故障的儀器/模塊，保證不會(huì)因某些儀器/模塊（零槽、主控計(jì)算機(jī)除外）的故障而導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的崩潰。

3.2 接口適配器ICA端設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)種類較多，測(cè)試信號(hào)類型復(fù)雜；而且平臺(tái)還需要對(duì)適配器進(jìn)行識(shí)別，因此需要對(duì)平臺(tái)的ICA端的信號(hào)分配進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。ICA端采取集中互連的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)接，同時(shí)為減小信號(hào)之間的相互干擾，所有測(cè)試信號(hào)按照傳輸類型進(jìn)行分類傳輸設(shè)計(jì)，按統(tǒng)一方式全部匯集到ICA端上，在各個(gè)整機(jī)、分機(jī)等適配器內(nèi)部完成被測(cè)件與測(cè)試系統(tǒng)之間阻抗匹配、信號(hào)變換、調(diào)理和隔離等工作，雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)ICA端有射頻信號(hào)、模擬/數(shù)字信號(hào)、離散信號(hào)、中頻信號(hào)、電源信號(hào)等，這些信號(hào)都要連接到平臺(tái)ICA端。

模塊定義如下：

(1)P1（在1槽）為19孔電源模塊，可提供19路電源信號(hào)通道，用于為被測(cè)件施加電源。

(2)P2、P3（在2-5槽）為76孔射頻同軸模塊，提供152信號(hào)連接通道，用于連接帶寬不大于2.0GHz的測(cè)試儀器及開關(guān)。

(3)P4～P10（在6-7，8-9，10-11，12-13，14-15，16-17，18-19槽）為256孔低頻信號(hào)模塊，可提供1792路低頻信號(hào)連接。用于連接電流不大于5A的低頻信號(hào)測(cè)試儀器及開關(guān)；其中P10模塊的200-256模塊插孔用于適配器的防插錯(cuò)信號(hào)識(shí)別。

(4)P12、P13（在24，25槽）為9孔射頻模塊模塊，可提供18路到40GHz的信號(hào)連接，用于射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)接。

3.3 接口適配器防差錯(cuò)設(shè)計(jì)

由于被測(cè)單元與測(cè)試接口適配器及測(cè)試電纜存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，需要最大程度地避免用錯(cuò)測(cè)試測(cè)試接口適配器和接錯(cuò)測(cè)試電纜等誤操作的發(fā)生。

為了避免用錯(cuò)測(cè)試接口適配器，測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先對(duì)測(cè)試接口適配器的身份進(jìn)行強(qiáng)制識(shí)別。若接錯(cuò)了測(cè)試接口適配器，將有聲、光等多種形式的報(bào)警并中止測(cè)試程序的運(yùn)行，并提示安裝正確的測(cè)試接口適配器。有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試接口適配器的身份識(shí)別：

每個(gè)測(cè)試接口適配器裝有阻值不同的特征電阻，利用數(shù)字多用表對(duì)阻值進(jìn)行測(cè)量，通過讀取的阻值實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別；

具體的方法為：利用數(shù)字I/O的端口10、11和兩個(gè)接地腳來完成測(cè)試接口適配器的識(shí)別測(cè)試。開始測(cè)試時(shí)，PORT11.0～2設(shè)為寫模式，輸出111，然后設(shè)置PROT10為讀模式，讀取PROT10.0～3數(shù)值是否與表1一致，若一致則識(shí)別測(cè)試通過，否則不通過。接口適配器識(shí)別碼如下表所示：

表1 測(cè)試接口適配器識(shí)別碼

4.結(jié)束語(yǔ)

在研制的測(cè)試系統(tǒng)接口適配器中采用了標(biāo)準(zhǔn)化、開放式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，接口適配器的設(shè)計(jì)滿足測(cè)試系統(tǒng)所需主要測(cè)試儀器對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)接需求，所設(shè)計(jì)的接口適配器具有較高的可靠性、通用性。

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