短波電臺自動測試系統(tǒng)測試程序集開發(fā)

劉玉軍,劉蕓江,曹　樂

(空軍工程大學 信息與導航學院,陜西 西安　710077)

短波電臺自動測試系統(tǒng)測試程序集開發(fā)

劉玉軍,劉蕓江,曹樂

(空軍工程大學 信息與導航學院,陜西 西安710077)

摘要為滿足短波電臺自動測試系統(tǒng)的測試開發(fā)需求,在自動測試系統(tǒng)硬件平臺的基礎上,提出了一種TPS開發(fā)方法,闡述了短波電臺自動測試系統(tǒng)TPS軟件的結構設計及開發(fā)流程。通過實際應用表明,該方法降低了TPS開發(fā)難度,故障檢測覆蓋率及診斷準確率均>90%,提高了開發(fā)效率,便于升級和維護。

關鍵詞短波電臺;自動測試;TPS開發(fā)

Development and Application of Test Program Set (TPS)for Short Wave Radio Automatic Test System

LIU Yujun,LIU Yunjiang,CAO Le

(School of Information and Navigation,Air Force Engineering University,Xi’an 710077,China)

AbstractA TPS development method based on the automatic test system hardware platform is proposed for short wave radio automatic test system with the design and development process given.The practical application shows that the development ideas reduce the development effort with both the failure checking cover ratio and testing accuracy greater than 90% and enjoy convenient upgrade and maintenance.

Keywordsshort wave radio;automatic test system;TPS development

短波電臺測試診斷的自動測試系統(tǒng)(Automatic Test SystemATS)由于節(jié)省測試時間及增加自動化程度的需要不斷發(fā)展,ATS一般由3部分組成,即自動測試設備(Automatic Test Equipment,ATE)、測試程序集(Test Program Set,TPS)和TPS軟件開發(fā)工具[1]。據(jù)統(tǒng)計,采用先進的ATE技術,能夠使被測設備的維修測試效率提高10倍以上,故障隔離效率提高了約30%,并可在其全壽命周期內節(jié)省20%以上的測試維修保障費用[2]。

短波電臺自動測試系統(tǒng)采用數(shù)字處理、多模式信號產(chǎn)生、高精度數(shù)字下變頻技術,由主控計算機、集成化電臺測試模塊、電源適配單元等組成?；诙滩娕_自動測試系統(tǒng)進行TPS的開發(fā),用TPS對短波電臺進行自動測試具有操作簡單、測試效率高、可移植性強等特點。針對短波電臺自動測試系統(tǒng)進行的TPS開發(fā),解決了測試指標少的問題。

1TPS開發(fā)硬件平臺

硬件設計以滿足短波電臺指標的功能測試和故障診斷為原則,提高測試系統(tǒng)的通用性、自動化為目標設計結構組成。ATS平臺的硬件由便攜式主控計算機、測試模塊、衰減器模塊和電源模塊等組成。組成框圖如圖1所示。

圖1　ATS硬件組成框圖

集成化測試模塊主要由射頻信號產(chǎn)生與射頻信號分析單元、音頻信號產(chǎn)生與音頻信號分析單元、接口適配單元、電源適配單元組成。射頻信號產(chǎn)生單元可產(chǎn)生AM/DSB/SSB(USB/LSB)模擬調制模式單頻或雙頻信號。射頻信號分析單元可對接收到的射頻信號進行頻率、功率等指標的分析。音頻信號產(chǎn)生單元可產(chǎn)生單音或雙音信號,由計算機軟件對電平、頻率等參數(shù)進行設置。音頻信號分析單元可對音頻信號的頻率、失真度、信納德等參數(shù)進行分析測量。

2測試接口

測試接口是指ATE與UUT之間,提供機械及電氣連接,并提供信號調節(jié)的裝置。短波電臺自動測試系統(tǒng)的測試接口包括通用接口和接口適配單元兩部分。接口是UUT測試程序集(TPS)的硬件部分,測試中需通過接口裝置來完成UUT到ATE的正確、可靠的物理連接。由于不同型號的短波電臺測試接口有所不同,在適配單元上開發(fā)了多種型號電臺的測試接口,短波電臺自動測試系統(tǒng)中的測試接口如圖2所示。

圖2　測試接口組成框圖

測試接口是TPS開發(fā)中的一個難點,測試終端與測試接口采用通用型接口,經(jīng)測試適配單元轉接到被測短波電臺上,且適配單元的測試接口可擴展,滿足不同型號電臺的測試需求,方便實用且兼容性好。

3TPS軟件開發(fā)

TPS的通用性、可靠性是自動測試系統(tǒng)必須要考量的要素[3],TPS軟件開發(fā)平臺和測試軟件運行環(huán)境的宿主機和程序相互獨立[4],為達到TPS通用性強、可靠性高的目的,軟件設計采用模塊化、標準化設計。每一個短波電臺指標對應一個TPS模塊,一個測試接口可由多個UUT共享,但對于某個UUT來說,其對應的測試程序集是唯一的[5]。操作系統(tǒng)采用Windows XP,以 Visual C++為開發(fā)工具,依據(jù)文獻[9]、《GB/T6934-1995 短波單邊帶接收機電性能測量方法》開發(fā)TPS時滿足以下要求:(1)TPS的可移植性要好,測試程序和測試接口滿足現(xiàn)有各種型號電臺測試需要,并且要支持新增電臺型號;(2)TPS的操作使用要簡單、方便,提高使用效率,降低對測試人員的要求;(3)TPS的可靠性、安全性要高,不能損害被測設備。

3.1　TPS整體結構

軟件設計的好壞主要取決于軟件結構設計優(yōu)劣。自動測試系統(tǒng)運行平臺軟件是測試人員使用自動測試系統(tǒng)對被測電臺進行測試時的主要人機交互界面,平臺結構設計是否人性化直接關系到用戶的使用效果[6]。在滿足測試功能需求的情況下,整體結構設計如圖3所示。

圖3　TPS結構設計圖

3.2　測試程序TP設計

TPS測試程序TP(Test Program)主要包括:自檢程序、參數(shù)設定程序、測試執(zhí)行程序、故障診斷程序、測試參數(shù)數(shù)據(jù)庫[7]、短波電臺元器件故障信息數(shù)據(jù)庫、歷史測試數(shù)據(jù)庫。

自檢程序為自動測試系統(tǒng)提供自檢,判斷測試系統(tǒng)是否正常工作,并給出自檢結果。參數(shù)設定程序為用戶測試時設定測試的各項參數(shù)。測試主程序實現(xiàn)對短波電臺各項指標的測試,并給出測試結果。短波電臺的測試指標中,發(fā)射通道包括平均偏差、平均功率、音頻響應、邊帶抑制、載波抑制、互調失真等,接收通道包括基準靈敏度、總失真系數(shù)、音頻響應、帶外互調等。

故障診斷程序實現(xiàn)對短波電臺的故障診斷,給出診斷結果,生成診斷報告。故障診斷程序采用指標對比和故障字典法,可提高故障診斷覆蓋率,故障隔離可到器件級。

短波電臺元器件故障信息數(shù)據(jù)庫、歷史測試數(shù)據(jù)庫分別為TPS提供故障診斷和歷史測試數(shù)據(jù)的查詢功能。

3.3　測試程序集TPS開發(fā)

短波電臺自動測試系統(tǒng)TPS的開發(fā)流程圖如圖4所示。根據(jù)測試對象的不同,首先確定被測電臺的型號和測試類型,然后依據(jù)短波電臺發(fā)射機測量和接收機測量的國家標準及測量方法,結合自動測試系統(tǒng)本身的特點,形成測試分析并制定測試方案。根據(jù)制定的測試方案,使用相應的開發(fā)工具編寫測試程序,減少測試程序冗余[8]。測試程序與主程序接口聯(lián)調,分析被測設備可能出現(xiàn)的故障,與測試程序的測試結果對比,進而對測試程序集進行優(yōu)化,最后申請驗收。

圖4　TPS開發(fā)流程圖

3.4　典型指標的TPS開發(fā)實現(xiàn)

話路音頻響應是指在單邊帶通帶范圍內,保持輸入音頻信號幅度不變,發(fā)射機輸出功率隨音頻頻率變化而變化的關系,是短波電臺發(fā)射機的一個重要指標。根據(jù)以上提出的測試流程,以話路音頻響應為例,TPS開發(fā)實現(xiàn)過程如下:

步驟1依據(jù)國家標準確定測試步驟:

(1)給發(fā)射機上邊帶輸入頻率為1 kHz,幅度為1 000 mV的正弦音頻信號,測得此時發(fā)射機的功率;(2)保持音頻輸入電平不變,在300 ~3 000 Hz通帶范圍內改變音頻頻率,測得發(fā)射機的功率值;(3)計算步驟(2)與步驟(1)的功率之比的最大值和最小值之比用dB表示即為話路音頻響應。

步驟2編寫函數(shù)主體:

函數(shù)的測試主體為AFResponse,在這段函數(shù)中首先調用單音信號產(chǎn)生函數(shù)AudioSingle產(chǎn)生300~3 000 Hz的單音信號,循環(huán)的步進設為100 Hz,再調用CalHfPower函數(shù)對發(fā)射通道已調信號進行分析計算,并對已調信號的功率進行排序,得出功率的最大值Pmax和最小值Pmin。Pmax和Pmin之比用dB表示即可計算出短波電臺發(fā)射通道的話路音頻響應。

話路音頻響應實現(xiàn)的偽代碼如下:

1:begin

2:if Autocheck=1 then//開機自檢正常

3:AudioSingle(1000)//產(chǎn)生1 kHz的音頻信號

4:CalHfPower→Pst//計算已調信號功率

5:300→i//初始信號設為300 Hz

6:AudioSingle(i)

7:While i≦3000

8:i+100→i

9:CalHfPower→P

10:P/Pst→P

11:計算出PminPmax

12:Pmax/Pmin→AFResponse

13:else exit=0//退出

14:end

步驟3將開發(fā)的音頻響應的測試程序與測試主程序對接聯(lián)合調試,針對出現(xiàn)的問題將測試程序進行優(yōu)化。

步驟4申請驗收。

4短波電臺自動測試系統(tǒng)TPS的應用

衡量一部短波電臺性能的指標較多,《GB/T6933-1995短波單邊帶發(fā)射機電性能測量方法》中對短波單邊帶發(fā)射機定義了27項電性能及其測量方法[9],《GB/T6934-1995 短波單邊帶接收機電性能測量方法》中對短波單邊帶接收機定義了24項電性能及其測量方法,根據(jù)這些測試方法開發(fā)出相應的測試程序,在系統(tǒng)開發(fā)中不用做過多重復性的工作,降低了維護和升級的成本,運用這些TPS可使新指標的開發(fā)變得方便、快捷。

采用文中提出的TPS流程所開發(fā)出的測試程序描述的是信號特性,而與具體所使用的儀器無關。這也是面向信號的測試程序與硬件無關的關鍵所在。當更換了測試儀器后,只要修改系統(tǒng)配置文件的信息,使測試程序中的虛擬資源指向新的儀器和儀器驅動程序,實現(xiàn)測試系統(tǒng)的動態(tài)性重構[10],而測試程序無需任何改變,提高了短波電臺自動測試系統(tǒng)軟件開發(fā)效率,便于軟件升級和維護。

5結束語

本文介紹了短波電臺自動測試系統(tǒng)TPS的開發(fā)流程及相關應用,從通用化、標準化、自動化等方面做了積極探索,總結出自己獨特的開發(fā)思想,并已成功應用于某型短波電臺的自動測試系統(tǒng)中。TPS的開發(fā)應用提升了短波電臺快速判斷、搶修、應急處理及維修保障的能力,也為其他裝備的維護維修提供了一種新思路。

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作者簡介:劉玉軍(1988—),男,碩士研究生。研究方向:自動測試系統(tǒng)設計。劉蕓江(1976—),男,博士,副教授,碩士生導師。研究方向:航空通信與組網(wǎng)技術。

基金項目:國家自然科學基金資助項目(61302153)

收稿日期:2015- 04- 26

中圖分類號TP924;TP274+.5

文獻標識碼A

文章編號1007-7820(2016)01-142-04

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.01.038