運(yùn)載火箭安控裝置通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫斯亮+張睿+汪小麗+魯毅

摘要：為了兼容不同型號(hào)安控裝置測(cè)試，進(jìn)一步提高測(cè)試效率，提出了一種運(yùn)載火箭安控裝置通用化測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模塊化、集成化、通用化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同型號(hào)安控裝置的通用化自動(dòng)測(cè)試。

關(guān)鍵詞：安控裝置；測(cè)試系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）09-0167-01

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)載火箭安控裝置分為兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備，一個(gè)是有線控制、接收及執(zhí)行裝置，一個(gè)是無(wú)線指令接收裝置，測(cè)試需求差異巨大，測(cè)試系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。新一代運(yùn)載火箭安控裝置實(shí)現(xiàn)了上述兩臺(tái)設(shè)備功能，測(cè)試需求更為復(fù)雜，傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)效率低下，已經(jīng)無(wú)法滿足測(cè)試需求。在新一代安控裝置進(jìn)入批產(chǎn)的背景下，研制具備集成化、自動(dòng)化、無(wú)人化、通用化的測(cè)試系統(tǒng)有著重要意義。

本文提出了一種運(yùn)載火箭安控裝置通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)PXI平臺(tái)及模塊化設(shè)計(jì)為安控裝置提供包含影頻的可調(diào)無(wú)線指令上行信號(hào)、有線控制信號(hào)、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(chǔ)和回放等功能。通過(guò)通用化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)型號(hào)安控裝置各階段的全自動(dòng)測(cè)試及數(shù)據(jù)判讀。

1 方案設(shè)計(jì)

運(yùn)載火箭安控裝置通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括：PXI平臺(tái)、多功能調(diào)理模塊、電源模塊、射頻信號(hào)發(fā)生模塊與頻率合成模塊五種模塊組成，其中，PXI平臺(tái)完成數(shù)據(jù)處理及信號(hào)控制，多功能調(diào)理模塊完成控制信號(hào)輸出、遙測(cè)信號(hào)隔離/共地采集、供電控制、產(chǎn)生碼源調(diào)制信號(hào)、數(shù)據(jù)通訊及阻值測(cè)試，電源模塊完成對(duì)內(nèi)部模塊及被測(cè)單機(jī)供電，射頻信號(hào)發(fā)生模塊生成時(shí)鐘信號(hào)與頻率功率可調(diào)中頻信號(hào)，頻率合成模塊將碼源調(diào)制信號(hào)調(diào)制至由時(shí)鐘信號(hào)倍頻產(chǎn)生的本振信號(hào)，并與中頻信號(hào)進(jìn)行頻率合成，輸出頻率功率可調(diào)無(wú)線指令上行信號(hào)和影頻信號(hào)。本方案采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)不同需求，使用一套或多套射頻信號(hào)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(jī)的功能框圖。

1.1 PXI平臺(tái)

PXI平臺(tái)以PXI總線協(xié)議為架構(gòu)選用4U機(jī)箱、PXI計(jì)算機(jī)、PXI背板、模塊電源組成，通過(guò)PXI背板完成對(duì)PXI模塊的數(shù)據(jù)通訊與供電，PXI計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)安裝專用測(cè)試軟件完成數(shù)據(jù)處理及信號(hào)控制。

專用測(cè)試軟件基于LabVIEW軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，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(gè)部分，設(shè)置模塊實(shí)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(shí)計(jì)算設(shè)置、指令密碼設(shè)置、指令信號(hào)調(diào)制設(shè)置等自定義設(shè)置。控制模塊根據(jù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定時(shí)執(zhí)行操作，根據(jù)反饋信號(hào)自動(dòng)完成接收靈敏度、頻率動(dòng)態(tài)范圍、功率動(dòng)態(tài)范圍、延時(shí)精度、電源拉偏、指令密碼安裝，指令執(zhí)行等測(cè)試。通訊模塊實(shí)現(xiàn)自由設(shè)置串口、網(wǎng)口、有線等通訊接口，實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)被測(cè)單機(jī)測(cè)試通用化。數(shù)據(jù)模塊根據(jù)設(shè)置自動(dòng)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)及超差判讀，測(cè)試完成后直接根據(jù)設(shè)置生成測(cè)試報(bào)表。

1.2 多功能調(diào)理模塊

多功能調(diào)理模塊主要由信號(hào)調(diào)理單元、信號(hào)采集單元、信號(hào)輸出單元和接口電路組成。信號(hào)調(diào)理單元通過(guò)采樣功率電阻、放大芯片、分壓電路、線性光耦、運(yùn)算放大器完成信號(hào)調(diào)理；采集單元采用多路復(fù)用開(kāi)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(duì)調(diào)理后信號(hào)的采集；信號(hào)輸出單元分為模擬輸出及數(shù)字輸出，模擬輸出由PXI平臺(tái)通過(guò)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(hào)；數(shù)字輸出通過(guò)PXI接口芯片與FPGA輸出電平二進(jìn)制信號(hào)控制內(nèi)部繼電器組完成各路信號(hào)通斷控制，并對(duì)外輸出可控觸點(diǎn)信號(hào)。

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(guò)多功能調(diào)理模塊外加電壓及調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)+24V～+33V可調(diào)電壓輸出。

1.4 射頻信號(hào)發(fā)生模塊

射頻信號(hào)發(fā)生模塊生成兩路信號(hào)，一路10MHz時(shí)鐘信號(hào)直接由晶振電路產(chǎn)生，另一路中頻信號(hào)由上述信號(hào)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(tái)通過(guò)PXI接口芯片和FPGA進(jìn)行程控，實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)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(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的10MHz時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)頻率鎖相源和帶通濾波器倍頻鎖相合成100MHz本振信號(hào)，本振信號(hào)作為碼源調(diào)制信號(hào)載波產(chǎn)生調(diào)制本振信號(hào)。調(diào)制本振信號(hào)與中頻信號(hào)進(jìn)行混頻并通過(guò)放大器、功分器生成兩路射頻信號(hào)，根據(jù)無(wú)線上行指令頻率及影頻頻率分別使用帶通濾波器進(jìn)行濾波產(chǎn)生無(wú)線指令信號(hào)及影頻信號(hào)，兩路信號(hào)通過(guò)合路器、放大器進(jìn)行合成放大，通過(guò)檢波器產(chǎn)生頻率指示供多功能調(diào)理模塊進(jìn)行采集，通過(guò)低通濾波器形成含有影頻與無(wú)線指令的頻率幅度可調(diào)上行信號(hào)。

2 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的運(yùn)載火箭安控裝置通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，基于PXI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭安控裝置測(cè)試的通用化、一體化、自動(dòng)化、無(wú)人化，該系統(tǒng)通過(guò)不同的測(cè)試電纜及軟件設(shè)置可以對(duì)新舊兩代多型號(hào)安控裝置進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，降低了各階段測(cè)試成本，提高了測(cè)試精度及測(cè)試覆蓋性。

參考文獻(xiàn)

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