短波抗干扰电台自动测试系统的设计

某型机载超短波抗干扰电台自动测试系统的设计邢钰１，王公浩２，谢振华２（１．海军航空工程学院研究生大队，山东烟台２６４００１；２．海军航空工程学院青岛分院，山东青岛２６６０４１）摘要：介绍了某型机载超短波抗干扰电台自动测试系统（ＡＴＳ）的设计。

该系统采用基于Ｃ语言的面向信号的自动测试系统软件，利用无线电综合测试仪、跳扩频信号模拟器及宽带功率计等测试资源，实现了对机载超短波抗干扰电台的自动检测。

关键词：机栽电台；扩频通信；自动测试系统中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ｂ文章编号：ｔ０００—８８２９（２００６）０３—００３３—０４ＤｅｓｉｇｎｏｆａｎＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｅｓｔＳｙｓｔｅｍｆｏｒＡｉｒｂｏｒｎｅＵｌｔｒａｓｈｏｒｔＷａｖｅＡｎｔｉ．ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＸＩＮＧＹｕｌ，ＷＡＮＧＧｏｎｇ—ｈａ０２，ＸＩＥＺｈｅｎ—ｈｕａ２（１．ＧｒａｄｕａｔｅＲｅｇｉｍｅｎｔ，ＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｃａｄｅｍｙ，Ｙａｎｔａｉ２６４００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＱｉｎｇｄａｏＢｒａｎｃｈ，ＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｃａｄｅｍｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ（ＡＴＳ）ｆｏｒｃｅｒｔａｉｎａｉｒｂｏｒｎｅｕｌｔｒａｓｈｏｒｔｗａｖｅａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｐｐｌｙｉｎｇｓｉｇｎａｌ—ｏｒｉｅｎｔｅｄＣｌａｎｇｕａｇｅｂａｓｅｄｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＡＴＳ，ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｏｍｅｍｅａｓ—ｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｒａｄｉｏｔｅｓｔ，ｔｈｅ（ＤＳａｎｄＦＨ）ｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｗｉｄｅ—ｂａｎｄｐｏｗｅｒｍｅｔｅｒｅｔｃ．，ｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｔｅｓｔｏｆｔｈｉｓｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｂｏｒｎｅｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ；ｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｒｕｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ针对某型飞机都要安装新型的机载超短波抗干扰电台的情况，为了提高该型电台的维修质量和效率，研制了机载超短波抗干扰电台自动测试系统。

本系统采用基于ｃ语言的面向信号的自动测试系统软件，用模块化设计的方法，使测试程序具有较好的通用性、可读性、正确性和可重用性。

采用模糊化神经网络的智能推理设计，大大提高了故障诊断的科学性、准确性。

由于采用了先进的自动测试技术，系统在测试过程中的电源加载、连接切换、信号源加载及调整、测量仪器加载及测量结果读取均自动完成。

１被测对象分析被检测电台是一种具有多种抗干扰能力的新型宽频段机载超短波抗干扰电台，可进行空对空、空对地、收稿日期：２００５—０８—０９作者简介：邢钰（１９７６一），女，山东烟台人，在读硕士，主要从事机载设备自动测试的研究；王公浩（１９６６一），男，山东新泰人，硕士，副教授，主要研究方向为机载通信设备抗干扰、机载设备自动测试等；谢振华（１９６５－－），男，四川仪陇人，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向为航空反潜、航空火力控制系统及其应用、航空机械电子自动检测。

空对海之间的调幅（ＡＭ）和调频（ＦＭ）通信，明、密话通信以及直扩、扩跳、跳频话音通信。

该新型电台中的扩频系统使该电台具有很强的抗干扰能力，低截获概率，能适应恶劣自然环境及严酷电子环境。

但扩频通信是一种伪噪声编码通信，它与常规通信不同：信号占有的频带宽度远大于传输信息所必需的最小带宽；采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱，在接收端用相关解调来解扩。

以上特点给该电台的自动测试设备提出了更高的要求。

电台分为２个ＬＲＵ，分别是控制盒和收发信机。

（１）控制盒测试项目。

①照明测试；②电源开关测试；③单音按钮测试；④频率置定开关测试；⑤波道选择开关测试；⑥频率预置存储测试。

（２）收发机测试项目。

①发射机输出功率（分别测试在调幅、调频、直扩、扩跳、跳频模式下的输出功率）；②发射机频率准确度；③发射机调幅特性；④发射机调频特性；⑤发射机单音调制；⑥发射机自听电压；⑦主／救生接收机灵敏度（分别测试在调幅、调频、直扩、扩跳、跳频模式下的接收灵敏度）；⑧接收机静噪测试；⑨主／救生接收机音频输出，音频失真度测试；⑩接收机选择性测试；⑩直扩模式下的话音码速率、抗干扰容限测试；⑥扩跳模式下的跳频图案、跳速、扩跳万方数据带宽、话音码速率、抗干扰容限测试；⑩跳频模式下跳速、跳频带宽、跳频频率数、初始同步时间和话音码速率测试等。

系统的测试项目包括常规项目和抗干扰项目。

抗干扰项目指在直扩／扩跳／跳频模式下的测试项目，其余为常规项目。

因抗干扰项目中的测试参数国家未制定相应标准，以及由于属于厂家商业机密，无从得知跳频图案的问题，并考虑到如果在抗干扰模式下，其电台的发射功率和接收灵敏度均符合性能指标，则可以认为电台的扩频系统是正常的，所以在抗干扰项目中主要测试在直扩／扩跳／跳频模式下，电台发射功率和电台接收灵敏度。

其余参数在条件允许时再进行测试。

２系统功能及硬件组成该系统主要用于机动转场保障或日常维护，定检工作。

２．１系统功能①完成该机载电台的功能和性能指标的检测校验，测试项目可选，对所选定的项目（包括常规项目和抗干扰项目）完成全程自动测试；②外场可更换单元（ＬＲＵ）的故障诊断与隔离；③提供自动测试状态下的监控面板，包括频率、测试结果和状态指示灯显示；④检测数据的存储、记录与打印。

２．２系统硬件结构与组成该电台自动测试系统的测试结构示意图如图１所示。

其硬件包括：测控计算机、测试资源、阵列接口、接口适配器、连接电缆、相应附件等。

系统总线结构采用ＶＸＩ、ＧＰＩＢ、ＰＣＩ总线的混合总线结构形式。

图１某型电台自动测试系统结构示意图各组成单元通过总线有机地连接在一起，由系统软件统一调度和控制，自动完成对被检电台的测试。

（１）测控计算机。

测试控制计算机是系统的测试、控制中心，与系统软件一起实现以下功能：主机系统资源的管理；测试资源的管理和调度；接口适配器的识别；测试信号的产生和数据采集；测试数据的分析与管理；测试结果的记录、存储和打印；系统防差错。

它采用的配置：处理器ＩＮＴＥＬ奔腾四代、主频ｌＧＨｚ以上；内存２５６ＭＢ；硬盘５０ＧＢ×２等。

它分别通过ＶＸＩ总线控制器ＶＸＩ—ＰＣＩ８０１５和ＧＰＩＢ接口卡Ｐ８２３５０Ａ控制ＶＸＩ模块和ＧＰＩＢ仪器。

（２）测试资源。

采取怎样的测试方法，采用什么样的测试资源来完成对电台的测试是首要解决的问题。

既要考虑到所测信号的频率范围、功率电平、信号的频谱功率总量，以及所要求的测量精度等要求，又要考虑到留有一定的测试余量，合适的价格性能比，以及所选资源使测试简单易行，满足测试需求。

测试资源主要有ＶＸＩ和ＧＰＩＢ两类。

ＶＸＩ模块仪器有：零槽控制器、ＰＣＩ－ＭＸＩ－２总线控制器、６４Ｘ４矩阵开关、通用开关、高频开关、程控电阻、串行总线控制器等。

ＧＰＩＢ仪器有：交流电源、大功率程控直流电源、程控直流电源、宽带功率计、数字万用表、跳扩频信号模拟器。

其主要测试资源功能及指标如下。

①数字多用表：可完成电压、电流、电阻等１２项测量功能，使用的是Ａｇｉｌｅｎｔ公司的３４４０１Ａ数字多用表。

其直流电压测试精度为０．００００１Ｖ。

②无线电综合测试仪：使用的是Ａｇｉｌｅｎｔ公司的２９６５Ａ无线电综合测试仪，组合了无线电测试所需的仪器，有全扫宽频谱分析仪，内置跟踪信号发生器、ＦＦｒ分析仪（用于音频和调制信号分析）、５００ｋＨｚ数字存储示波器，可从１ｍＷ一１５０Ｗ进行高精度宽带精度测量。

③跳扩频信号模拟器：主要提供跳频／直扩／扩跳超短波信号激励，该激励同被测电台要求的参数一致，如跳频图案、跳速等。

④宽带程控功率计主要测量跳频／直扩／扩跳超短波信号的功率，使用的是Ａｇｉｌｅｎｔ公司的Ｅ４４１８Ｂ宽带程控功率计。

⑤射频开关：使用的是ＶＸＩＴ的ＳＭＰ６１０１，它是一个为高保真频率（可高达１．３ＧＨｚ）的ＲＦ开关应用而设计的ＲＦ开关模块，通过应用带宽超过２．０ＧＨｚ的ＲＦ继电器，连同从连接器直接到继电器的短、低损失的同轴来保持优秀的色度亮度干扰和绝缘。

最大开关电压为１００ＶＡＣ，最大开关电流为０．５Ａ，通道阻抗为＜１Ｑ，带宽（一３ｄＢ）＞１．３ＭＨｚ，开关时间＜５ｍｓ。

⑥通用开关：使用的是ＶＸＩＴ的ＳＭＰＳ００４开关模块，它是一个３０通道、５Ａ单刀双掷综合用途继电器万方数据开关，所有开关独立控制，用于过程控制、设备通过／失败测试和开／关控制。

最大开关电压为ｌ１０ＶＤＣ２５０ＶＡＣｒｍｓ；最大开关电流为５Ａ（每通道）。

⑦大功率程控直流电源：使用的是Ａｇｉｌｅｎｔ的ＨＰ６６７３Ａ，它可提供０～３５Ｖ直流电压，具有过压和过流保护功能，对输出电压与输出电流可模拟编程。

额定输出：输出电压０—３５Ｖ；输出电流０～６０Ａ；编程精度：电压为３５ｍＶ，电流为４０ｍＡ；编程输出电压响应时间为１３０ｍｓ。

（３）阵列接口。

阵列接口是信号输入输出的通道，是测试系统与适配器的连接界面。

阵列接口符合ＡＲＩＮＣ６０８Ａ的测试标准。

（４）接口适配器的设计。

接口适配器（ＴＵＡ）是被测电台和自动测试系统之间的电气、机械连接装置，对被测电台实施激励、采集信号、实现信号匹配。

测试系统中有一个信号转接中枢，集中管理全系统的激励和测试信号的输入和输出。

信号转接中枢与接口适配器之间采用满足ＡＲＩＮＣ６０８Ａ结构标准的ＩＣＡ—ＩＴＡ阵列接口结构。

ＴＵＡ阵列接口与系统阵列接口的各信号通道严格对应。

测试资源与ＩＣＡ相连，ＩＴＡ固定在测试接口适配器上，通过ＩＣＡ—ＩＴＡ实现测试接口适配器与测试资源的连接。

被测电台不直接与ＩＣＡ相连，而连接到接口适配器上。

这样，将各种信号按类别不同分开转接，有效地解决了信号转换控制、电磁兼容性和安全性的问题。

电台适配器中转接的信号有射频信号、低频信号、直流信号、交流信号和数字信号。

适配器与被测试电台之间采用电缆连接，在接口适配器上要采取防差错设计。

接口适配器上有自己的身份识别，如适配器的识别电阻，ＡＴＥ系统通过检查适配器的身份识别来确定适配器是否连接正确。

图２为ＴＵＡ简单测试原理图（为简单说明原理起见，只给出了ＴＵＡ中较关键的部分，而且仅考虑信号的走向）。

跳／扩频信号模拟器、宽带程控功率计和无线电综合测试仪分别通过高频同轴线和射频开关级联到电台的射频端。

射频开关的通断由测试程序控制。

例如在抗干扰发送模式下电台发射功率的测试，此时，测控计算机选通射频开关矩阵的出入口，功率信号经过３０ｄＢ的固定衰减器后进入宽带功率计，测试结果通过总线进入测控计算机，然后与经过修正的３０ｄＢ衰减补偿后送人显示器显示并将结果存人数据库。