基于PCI總線的無線電高度表測試系統(tǒng)

摘要：通過對無線電高度表進(jìn)行分析與研究，并對被測對象測試需求特征進(jìn)行綜合分析，優(yōu)化測試項(xiàng)目，優(yōu)化測試資源配置，設(shè)計(jì)出適用的無線電高度表測試設(shè)備。測試儀硬件采用基于PCI總線結(jié)構(gòu)的工控機(jī)，軟件采用LabWindows／CVI開發(fā)平臺。

關(guān)鍵詞：無線電高度表；檢測設(shè)備；PCI；LabWindows／CVI

O 引言

為了適應(yīng)高科技條件下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭，不僅要不斷地提高戰(zhàn)斗機(jī)的性能，而且對相應(yīng)檢測設(shè)備也提出了更高要求。先進(jìn)測試技術(shù)的應(yīng)用是戰(zhàn)斗機(jī)維護(hù)修理的發(fā)展方向，是減少維修時(shí)間、提高裝備完好率的重要手段。本文所設(shè)計(jì)的檢測設(shè)備的技術(shù)高低對高度表的日常維護(hù)、檢測起了決定性的作用。

本文對高度表的組成和工作原理進(jìn)行分析，確定被測試項(xiàng)目。重點(diǎn)對被測參數(shù)進(jìn)行分析，采用并行的開發(fā)模式。選擇適合的工控機(jī)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)理電路。軟件用LabWindows／CVI語言，完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等開發(fā)。

1 高度表概述

本文所研究的無線電高度表(以下簡稱高度表)作為某型導(dǎo)彈縱向彈道控制的關(guān)鍵部件，其性能的好壞將直接影響著導(dǎo)彈飛行高度的準(zhǔn)確性和戰(zhàn)術(shù)發(fā)揮。在導(dǎo)彈飛行過程中，它實(shí)時(shí)測量導(dǎo)彈相對陸地(或海面)的真實(shí)高度，并給出與高度成正比的高度脈沖信號送給綜合控制計(jì)算機(jī)，以協(xié)助控制導(dǎo)彈在預(yù)定的高度上穩(wěn)定飛行。

對于LFMCW高度表，其測高原理主要有差頻法和調(diào)制信號周期法。由于該高度表采用恒定差拍閉環(huán)體制，則其測高原理為調(diào)制信號周期法，可用式(1)來表征：

式中：fb——差拍頻率(Hz)；
     △F——調(diào)頻帶寬(MHz)；
       C——電磁波傳播速度(3×1O8 m／s)；
      Tm——鋸齒波調(diào)制周期(μs)；
       H——被測高度(m)。

對于確定的高度表，Tm與H成正比。當(dāng)保持高度脈沖信號與調(diào)制周期Tm同步時(shí)，就可實(shí)現(xiàn)高度測量。

2 測試需求

高度表本質(zhì)上屬于近程無線電探測系統(tǒng)，為判斷這類系統(tǒng)工作狀態(tài)與性能，通常對其高頻輻射信號和信號處理電路輸出的控制信號或狀態(tài)信號進(jìn)行檢測，檢查其是否滿足輻射設(shè)計(jì)指標(biāo)要求、工作時(shí)序與工作狀態(tài)要求。對該型高度表，需要檢查輻射信號頻率、帶寬、功率和整機(jī)靈敏度；檢查搜索／跟蹤狀態(tài)；檢查工作狀態(tài)是否滿足要求；檢查給定高度時(shí)，高度表輸出控制信號的正確性；還要監(jiān)測整機(jī)工作電流。高度表工作是否正常、性能是否滿足探測、跟蹤與測距精度要求。

3 整體設(shè)計(jì)思路

本檢測設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則，以使系統(tǒng)功能完善、技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良、使用安全、操作簡單、維護(hù)方便，并具有一定動態(tài)適應(yīng)性。從功能上講，要它能夠順利完成高度表的自動測試任務(wù)，具有連續(xù)自動測試、單步測試、自檢、測試結(jié)果儲存打印顯示等功能。

根據(jù)該系統(tǒng)的使命任務(wù)要求，“無線電高度表測試系統(tǒng)”由工控機(jī)、功能模板、適配器、程控高度模擬器和測試與管理軟件5個(gè)子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及子系統(tǒng)間控制與信息相互關(guān)系如圖l所示。

3．1 系統(tǒng)所涉及的各個(gè)子硬件功能介紹

3．1．1 工控機(jī)

工控機(jī)是整個(gè)測試系統(tǒng)操作、測控程序、管理程序的基本平臺，實(shí)現(xiàn)測試自動運(yùn)行與管理。它提供測試功能模板所需的PCI總線，該總線也作為測試系統(tǒng)的測控總線。鑒于測試系統(tǒng)使用中溫度、力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性和可靠性要求較高，擬選用西門子公司的工控機(jī)產(chǎn)品作為整個(gè)測試系統(tǒng)的測控中心。

3．1．2 功能模板

功能模板是根據(jù)被測試信號種類和測試精度選購的。在高度表測試中，需要的功能模板主要有數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)字I／O卡、計(jì)數(shù)卡和繼電器矩陣卡。這些功能模板均選用PCI總線結(jié)構(gòu)，以便裝載在工控機(jī)內(nèi)。