基于VXI总线虚拟无线电自动测试系统

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基于Ⅵｎ总线虚拟无线电自动测试系统
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曼刘芸江殷肖川
空军工程大学
摘要对一套基于ＶｘＩ总线的虚拟无线电自动测试系统进行研究。

介绍系统的结构设计，重点分析系统软硬件的实现方法以
及设计中的关键技术。

实际表明该套系统具有较强的灵活性和可扩展性。

关键词Ⅷ总线虚拟仪器无线电设备
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自动测试系统
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Ｒ础。

灯Ｓ测试系统具有激励能力、测量能力、通道切换能力和数据处理能力。

外置式主控计算机是整个测控平台的控制中心。

完成仪器自检、复位以及测试流程的控制、数据
采集以及数据处理等功能，测控平台的核心是ｖｘＩ总线部分。

通过ＰｃＩ—ＭｘＩ—ｖＸＩ总线完成主控计算机同ｖＸＩ测试设备的通讯。

在射频激励源采用ＧＰＩＢ控制方式接口是为了弥补ＶＸＩ仪器在这方面的不足。

ｖｘＩ总线是目前比较成熟和比较先进的仪器总线，而且结合虚拟仪器的工作原理，ｖｘＩ总线模块仪器易于集成不同用途的自动测试系统。

在无线电设备的ｖｘＩ总线自动测试系统中，由于测量任务的繁琐性、重复性、多频段、多模式、多功能、器件的高度集成化和测量的高精度等，依靠传统的仪器已无法完成系统测试，所以应充分发挥虚拟仪器的“软件就是仪器”的作用，采用相应的测试软件（如：Ｌａｂｗｉｎ—ｄｏｗｓ、Ｉ。

ａｂｖ－ｅｗ等）将ｖｘＩ总线仪器的各个通用测试模块编写为各种“虚拟”的测试仪器，以便完成测试任务。

本文主要对基于ｖｘＩ总线的虚拟无线电自动测试系统进行研究。

１
测试系统结构设计
虚拟仪器最大的特点在于是由用户而不是生产厂
商定义仪器的功能，其灵活性和高性能得益于迅猛发展的数字化技术和计算机技术。

根据虚拟仪器系统结构，我们可将无线电测试系统分为以下几部分：（１）仪器模块；（２）仪器硬件接口；（３）Ｉ／ｏ接口软件；（４）仪器驱动程序；（５）测试系统软件。

图１
测试系统硬件连接图
无线电设备所需处理的信号几乎覆盖了从直流到微波的频段，因此，以传统方式进行测试需要的信号源、激励源相当多，而采用虚拟仪器方式．将各个ｖｘＩ模块编程设置为不同的虚拟测试仪器，则可节约大量的资源。

操作非常容易，扩展也很方便。

本系统中ｖｘｌ总线主机箱选用Ｃ尺寸主机箱，外接主控计算机选用ＰⅡ４５０商用机，以达到整个系统的电器性能上的协调统一。

例如任意波形发生器模块采用ｖｘ４７９２，数字Ｉ／ｏ模块采用ｖｘ４２８７（３２通道差分模
２无线电测试系统硬件设计
按照虚拟仪器系统的分层结构概念，并结合无线电设备的特点，我们设计并研制了该型无线电自动测试系统。

如图１所示。

系统硬件部分主要由主控计算机、ｖＸＩ总线模块仪器以及适配嚣部分。

共同使自动
万方数据
－４８?
基于ｖｘＩ总线虚拟无线电自动测试系统
定或不便，避免失真，从而达到保真的效果。

如功放的输出电压主要受功放电源波动的影响。

为确保系统输出的稳定，应该保证电源稳定不变和具有极小的波纹系数。

ｂ屏蔽和隔离：作为电气系统中经常采用的抑制干扰、噪声的有效方法一屏蔽和隔离同样在该系统中得到应用。

例如：为消除两电路之间存在的分布电容所引起的影响，采用了静电屏蔽；为防止电磁场干扰，则采用了电磁屏蔽。

拟／数字信号输人模块），４位半三用表模块采用
ＶＸ４２３４。

３无线电测试系统软件开发与设计
．“敬件即仪器”是虚拟仪器的设计思想，通过软件编程实现对无线电设备的综合测试。

本系统的开发环境是ＬａｂｗＩＮＤｏｗｓ／ＣｖＩ，它是一种使用ｃ语言的集成开发平台，具有良
好的兼容性和灵活性，特别适用于数据采集和实时处理系统。

在该系统中，需要设计的虚拟仪器主要包括：虚拟信号源，用以提供测试所需的激励信号；虚拟数据分析仪
器，实现对测试数据的分析和处理；
虚拟显示仪器，用以
蒜
图２软件总体结构框图
ｃ数字滤波：针对在实际的数据采集过程中，采集到的信号中将不同程度地夹杂着一定的噪声的情况。

充分利用ＬａｂｗＩＮＤｏｗｓ／ｃｖＩ中所提供的丰富数字信号处理模块，通过对滤波函数及滤波参数恰当的选择，由软件的方式方便地对采集到的数据做适当的处理，以使测量结果更为准确和更为精确。

ｖＩｓＡ控制技术本系统采用了ｖＩｓＡ控制技术。

Ａｒｃｋｔｅｃｔｕｒｅ）转换
ｖＩＳＡ（ｖｉｒｔｕａｉＩｎｓｔｒｕｍｅⅡｔｓｏｆｔｗａｒｅ
库技术是一种国际工业化的软件标准，它可以使测控系统用户共享一个公共的系统结构，根据所用仪器的类型调用适当的驱动程序，以实现对ＶｘＩ、ＧＰＩＢ或串口仪器的控制。

ＶＩｓＡ的优点在于它是面向最终用户的．它屏蔽了不同接口硬件在控制软件上的差异，使测试软件开发用户不用了解各种不同接口在控制方
实现对测试结果的虚拟显示；还有虚拟控制器，以便用户能够对整个测试进行管理和干预等。

软件的总体结构框图如图２所示。

４关键技术研究
主控计算机殛接口方式的选择主控计算机即可采用内嵌式，也可采用外挂式，两者各有各的优势。

为了兼顾先进性、传输率高、使用方便和价格低廉等多方面的要求，本系统中主控计算机和接口采用外挂商用计算机配ＭｘＩ接口的方案，它既具有速度快（最快能达３３Ｍｂ／ｓ的数传速率，接近ｖＸＩ总线４０Ｍｂ／ｓ的数传极限速率）、使用灵活，可以直接对模件进行底层通讯或ＡＳ（Ⅲ字符通讯，并且具有外挂机的低成本、更新换代容易等优点。

这种配置类似于ＧＰＩＢ接口，从用户的观点来看，感觉不到总线变换和接口卡的存在，完全是透明的，使用ＭｘＩ接口卡和有关软件开发的用户程序同内嵌机完全兼容，可以很方便地移植到内嵌机上；另一特点是可以很方便地实现机箱扩充，新增机箱只要插入一块ＭｘＩ—ｖｘＩ接口卡，并用专用电缆与其他机箱的ＭｘＩ一Ⅵ（Ｊ接日卡连起来即可。

测量中抗干扰措施的研究测量中，必然涉及到干扰信号（包括电磁干扰、白噪声等）的抑制和去除。

在系统设计中，主要采用了以下抑制和去除干扰信号的措施。

ａ．控制产生干扰信号的因素：当输出信号只与被测信号相关，若舱撩翻产生干扰信号的因素，使之稳法方面的细节，而运用ｖＩＳＡ模块的统一编程，可以降低测控软件的开发难度，提高开发质量。

ＶＩＳＡ技术是面向对象的ＡＰＩ，能够很容易地与未来将出现的新的仪器接口相适应，从而保证较容易地将一个应用程序移植到一个新的接口。

其他技术软件设计中，针对误差分析，充分应用了目前成熟的“测量不确定度”理论；针对测量中的随机误差，采用了限幅滤波、中位值滤波、算术平均值滤渡以及复合滤波等技术；针对系统误差，采用了自适应校正算法（如最小二乘非线性校正法等）。

在设计过程当中，充分发挥了虚拟仪器的优势。

利用设计的这套自动测试系统对某型无线电电台进行丁综合测试，所得测试结果与手动测试结果一致，但在操作和处理上更为方便、更为快捷，大大提高了数据采集和后处理质量。

更重要的是，在ＶｘＩ总线虚拟仪器系统中增加测试功能所需的花费比传统的测试系统中增添一台仪器需要的花费少的多，因为它常常只需改变数据处理软件即可。

可见，ｖＸＩ总线虚拟仪器系统不仅使用简便、灵活、直观，而且具有潜在的价格优势。

因此．ｖⅪ总线自动测试系统在各科学领域的测试中必将会越来越显示其重要性。

应用也会越来越广。

万方数据
基于VXI总线虚拟无线电自动测试系统
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：李曼，刘芸江，殷肖川空军工程大学电子测量技术 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2003，""(4) 1次
相似文献(10条) 1.期刊论文谈恩民.陈尚松.Tan Enmin.Chen Shangsong VXI总线虚拟仪器系统集成与应用 -桂林电子工业学院学报1999,19(3)
虚拟仪器的概念源于微机卡式仪器,而基于VXI总线的虚拟仪器可以充分利用VXI总线数据吞吐能力强、定时和同步精确、可扩充性好、众多仪器厂商支持等优点,成为实施虚拟仪器思想的最佳选择.在VXI总线技术和虚拟仪器技术各自发展和相互交叉的基础上,论述了VXI总线虚拟仪器的基本组成、关键技术及最新的发展趋势;结合当前主要仪器厂商的虚拟仪器软、硬件产品,给出了VXI总线虚拟仪器系统集成的典型实例,并进一步对其在通信测试、车辆参数测试等领域的应用前景进行了初步探讨.
2.期刊论文史磊.童子权.张铁磊.Shi Lei.Tong Ziquan.Zhang Tielei 基于VXI总线的虚拟仪器系统 -国外电子测量技术2009,28(5)
虚拟仪器技术和VXI总线是当前测试控制领域的热门话题,基于VXI总线的虚拟仪器系统也广泛地应用于各个领域.首先对虚拟仪器做了简单的介绍(包括:产生、特点、结构和分类),可知总线技术与虚拟仪器的分类息息相关.通过对基于几种不同类型总线的虚拟仪器的分析可知,基于VXI总线的虚拟仪器系统仍占有这个领域内的主导地位,并且虚拟仪器将向着网络化方向发展.
3.学位论文孙文涛 VXI总线虚拟仪器在自动测试中的应用 2002
随着计算机技术与电子技术的发展，出现了由通用硬件和自动测试软件构成的虚拟仪器。

基于VXI总线的测试系统是具有代表性的虚拟仪器。

本文介绍了基于VXI总线的虚拟仪器在空间相机测试上的应用。

文中介绍了自动测试技术与仪器的发展，介绍了虚拟仪器的有关概念，介绍了VXI总线系统的应用，对测试信号进行分类、分析，详细说明了基于VXI总线的虚拟仪器的系统集成，说明了自动测试软件的开发，列举了由自动测试软件获得的，以图形、图表、文件等形式记录的测试数据，以及由自动测试软件得出的对目视控制器的功能进行分析和判断的结果。

4.会议论文彭启琮.李玉柏基于VXI总线的虚拟仪器的实现 1997
近年来提出和迅速发展的ＶＸＩ总线，为虚拟仪器概念的发展和实现提供了一种比较理想的环境，代表着自动测试领域的发展方向。

该文简要分析了ＶＸＩ总线的技术背景和内涵，讨论了虚拟仪器的概念和方法，并简要介绍了该文作者开发一套基于ＶＸＩ总线的虚拟仪器系统。

5.期刊论文王建林.周秀珍用于兵器测试的VXI总线虚拟仪器系统的设计 -仪器仪表学报2001,22(z2)
VXI总线硬件平台是仪器总线和自动测试系统的优秀平台.本文介绍了一种用于兵器多参数测试的VXI总线虚拟仪器系统,给出了该虚拟仪器系统的集成原理和实现方法,及系统的硬件和软件设计.该VXI总线虚拟仪器系统能够实现兵器多参数的综合测试.
6.学位论文董介春基于VXI总线的雷达末制导虚拟仪器式自动测试系统 2002
该文以末制导雷达为测控对象,对基于VXI总线的自动测试系统进行了研究,设计出了基于VXI总线的雷达末制导虚拟仪器式自动测试系统.经过对 VXI总线的结构、雷达导引头系统结构特性及软件平台的分析,针对频率、周期等信号的测量设计了基于VXI总线的计数器模块及为保护雷达安全设计的雷达电源监测与报警模块,并且对这两个模块的基本结构、工作原理以及软硬件电路设计等进行了全面研究.以LabVIEW为软件平台,设计了多功能计数器测控软件并给出了程序流图.该测试系统是将现代测试技术与计算机技术相结合,强化了测试功能,优化了人机界面,可望创造可观的经济效益和社会效益.
7.会议论文王建林.周秀珍用于兵器测试的VXI总线虚拟仪器系统的设计 2001
VXI总线硬件平台是仪器总线和自动测试系统的优秀平台.本文介绍了一种用于兵器多参数测试的VXI总线虚拟仪器系统,给出了该虚拟仪器系统的集成原理和实现方法,及系统的硬件和软件设计.该VXI总线虚拟仪器系统能够实现兵器多参数的综合测试.
8.会议论文顾玉辉.朱明武.李柯基于VXI总线的虚拟仪器技术分析 1998
该文概括了基于ＶＸＩ总线的虚拟仪器的结构特点，阐述了其硬件平台和软件框架，并对组建ＶＸＩ虚拟仪器的几个关键技术（包括虚拟仪器对前端硬件的要求、ＤＳＰ技术、ＶＸＩ背板总线接口技术以及软件的可重用性设计等）进行了着重剖析和探讨。

文章最后对ＶＸＩ虚拟仪器技术的发展趋势作了进一步的展望。

9.期刊论文李天刚.黄考利.刘于端.Li Tiangang.Huang Kaoli.Liu Yuduan 基于VXI 总线和虚拟仪器的专家测试系统 -微计算机信息2005,""(2)
本文在VXI总线技术和虚拟仪器技术各自发展和相互交叉的基础上,论述了基于VXI总线的虚拟仪器测试系统的基本组成、关键技术及最新的发展趋势 ;并结合当前主要仪器厂商提供的构建虚拟仪器的软、硬件产品给出各种设计方案的选择原则.最后给出了VXI总线的虚拟仪器技术的实际应用--某大型导弹通用检测仪器的设计方案.
10.学位论文白峰基于VXI总线的雷达末制导自动测试系统 2006
80年代以来，国内经济的腾飞带来了产品质量的激烈竞争。

传统的测试设备和测试手段在许多方面已无法满足要求，因此，虚拟仪器应运而生，它是计算机技术和传统仪器技术的完美结合。

它的出现，彻底改进了传统仪器的功能单一的缺点，即若要使用一台仪器完成多种测试功能，只要插入多种仪器模块，就能满足要求。

VXI总线是VME总线在仪器领域里的扩展。

它以开放的系统结构、模块化的设计、紧凑的机械结构、良好的电磁兼容性以及数据传输率高、可靠性高、功耗低、小型便携和灵活的通信能力等一系列优点满足了工业领域，尤其是军方对测试与测量的需求。

因此可以说基于VXI总线的测试平台是公认的 21世纪仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台。

本文以末制导雷达为测控对象，对基于VXI总线的自动测试系统进行了研究，设计出了基于VXI总线的雷达末制导虚拟仪器式自动测试系统。

经过对 VXI总线的结构、雷达导引头系统结构特性及软件平台的分析，针对频率、周期等信号的测量设计了基于VXI总线的计数器模块，并且对这个模块的基本结构、工作原理以及软硬件电路设计等进行了全面研究。

以LabVIEW为软件平台，设计了多功能计数器测控软件并给出了程序流图。

该测试系统是将现代测试技术与计算机技术相结合，强化了测试功能，优化了人机界面，可望创造可观的经济效益和社会效益。

引证文献(1条) 1.黄悦华.曾伶俐.金梅基于虚拟仪器技术的电测计量标准室[期刊论文]-计量与测试技术 2004(5)
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