基于VXI/GPIB總線的通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)尤其電子技術(shù)的迅速發(fā)展，通信設(shè)備功能越來越強(qiáng)大，種類越來越繁多，對(duì)通信設(shè)備的維修測(cè)試提出了更高的要求。通信設(shè)備傳統(tǒng)的維修主要采用分立測(cè)試儀器的方式來進(jìn)行，如果實(shí)現(xiàn)多種通信設(shè)備的維修測(cè)試，往往需要很多分立的專用測(cè)試測(cè)量?jī)x器，維護(hù)保障方式效率低，測(cè)試覆蓋率、故障隔離率較低。適應(yīng)通信設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合測(cè)試診斷領(lǐng)域的新技術(shù)、新進(jìn)展，研制通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)滯滿足各種通信設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)和電路板級(jí)的測(cè)試和故障診斷，提高警惕測(cè)試覆蓋率、故障診斷隔離率和維修保障效率，從而提高通信設(shè)備的維修保障能力，已成為通信設(shè)備維修保障的重要發(fā)展方向。

VXI總線接口不僅結(jié)構(gòu)緊湊、標(biāo)準(zhǔn)開放、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、模塊可重復(fù)使用，而且虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)（VISA）解決了所使用的計(jì)算機(jī)和儀器之間的接口與應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境的兼容性問題，因此在測(cè)試診斷系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。GPIB標(biāo)準(zhǔn)總線作為一種成熟完善的標(biāo)準(zhǔn)儀器總線，在高頻、微波頻段的自動(dòng)化測(cè)量領(lǐng)域是一種不可缺少的儀器總線技術(shù)。GPIB標(biāo)準(zhǔn)總線與VXI總線在系統(tǒng)應(yīng)用中，無論在軟件還是硬件，都有著天然的兼容性和互補(bǔ)性。兩者結(jié)合使系統(tǒng)的通用性，功能及測(cè)量帶寬的擴(kuò)充性和電磁兼容能力進(jìn)一步提高。因此，航天測(cè)控通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)采用以VXI總線為主，GPIB為輔的系統(tǒng)總線構(gòu)架。

一、系統(tǒng)組成

航天測(cè)控通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和TPS（測(cè)試程序集）三個(gè)部分。

硬件平臺(tái)主要由主控計(jì)算機(jī)、程控電源、測(cè)量?jī)x器模塊、組合便攜移動(dòng)機(jī)箱、VXI機(jī)箱以及其他部件等組成。其中測(cè)量?jī)x器模塊包括綜合信號(hào)源、頻譜分析儀、微波功率計(jì)、微波頻率計(jì)、VXI綜合測(cè)量接收機(jī)、微波開頭、數(shù)字多用表、誤碼儀、任意波發(fā)生器、示波器、A/D模塊、D/A模塊、數(shù)字I/O、矩陣開關(guān)等。軟件平臺(tái)包括系統(tǒng)設(shè)置管理、系統(tǒng)校準(zhǔn)/自檢、TPS開發(fā)平臺(tái)、TPS執(zhí)行平臺(tái)、綜合信息查詢等幾部分。TPS包括通信設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)TPS和電路板級(jí)TPS。

二、系統(tǒng)工作原理

對(duì)于通信設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，被測(cè)對(duì)象的主要測(cè)試接口有天線口、音頻接口（耳機(jī)、話筒）和數(shù)傳口。被測(cè)通信設(shè)備的測(cè)試接口通過ITA（接口適配器）與通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)相連，從而形成測(cè)試通道，實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器與被測(cè)對(duì)象的連接。在主控計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)的控制下，測(cè)試儀器資源向被測(cè)通信設(shè)備發(fā)送激勵(lì)、采集響應(yīng)實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試，通過與該測(cè)試參數(shù)的正常值進(jìn)行對(duì)比，給出被測(cè)對(duì)象正常或有故障的結(jié)論。通過開關(guān)陣列（包括微波開關(guān)和繼電器開關(guān)）的合理轉(zhuǎn)接，實(shí)現(xiàn)不同種類測(cè)試參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試。

對(duì)于通信設(shè)備電路板的測(cè)試和故障診斷，被測(cè)對(duì)象的主要接口為電路板的邊緣連接器，以及射頻連接器，如SMA、BNC、SMC等接口形式。被測(cè)電路板通過通用適配板、ITA與系統(tǒng)測(cè)試儀器資源相連，形成測(cè)試通道，實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器與被測(cè)對(duì)象的連接。在主控計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)的控制下，結(jié)合開關(guān)陣列，采用自動(dòng)與人工相結(jié)合的方式，系統(tǒng)能夠?qū)Ρ粶y(cè)電路板多達(dá)128針的儀器資源進(jìn)行自由配置。并且通過ITA面板上的數(shù)字I/O測(cè)試接口，數(shù)字探筆、模擬探筆、夾具等測(cè)試接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沒有引到的電路板邊緣連接器的重要測(cè)試信號(hào)的測(cè)試。主控計(jì)算機(jī)是測(cè)試診斷過程的指揮控制中心，對(duì)數(shù)據(jù)采集及激勵(lì)設(shè)備的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制。測(cè)試數(shù)據(jù)送故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于電路板級(jí)故障診斷，在運(yùn)行TPS的控制，引導(dǎo)測(cè)試夾具和探筆，逐步深入，可將故障隔離到芯片級(jí)。

對(duì)于系統(tǒng)自檢，在軟件平臺(tái)的自檢模塊的控制下，實(shí)現(xiàn)測(cè)試診斷信息的統(tǒng)計(jì)查詢和共享。

三、系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

航天測(cè)控通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)軟件是在航天測(cè)控公司軟件產(chǎn)品Fault doctor 2.0基礎(chǔ)上，針對(duì)通信設(shè)備測(cè)試診斷的特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，采用了軟總線技術(shù)、動(dòng)態(tài)加載技術(shù)、COM技術(shù)、GDI+技術(shù)、ASP2.0技術(shù)、BCG界面技術(shù)、VPP規(guī)范儀器互換技術(shù)、測(cè)試參數(shù)庫(kù)、外掛模塊等技術(shù)，建立了從系統(tǒng)級(jí)測(cè)試、電路板級(jí)測(cè)試到電路板級(jí)故障診斷的通信設(shè)備“測(cè)試/診斷/管理一體化”的軟件框架模型，并為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷等預(yù)留了接口。

軟件總體結(jié)構(gòu)有四個(gè)大模塊，每個(gè)大模塊又包括若干小模塊，模塊和模塊之間功能互相獨(dú)立，在主控程序控制下，通過接口傳遞功能需求和進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞及修改。四個(gè)大的功能模塊包括：系統(tǒng)綜合管理，包括系統(tǒng)啟用/注銷、系統(tǒng)自檢/校準(zhǔn)和系統(tǒng)維護(hù)；TPS開發(fā)，采用圖形化編程或建模；TPS執(zhí)行，完成對(duì)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試和故障診斷，提供自動(dòng)檢測(cè)和信息提示功能；綜合自息查詢，包含基本查詢和高級(jí)查詢。

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，通信設(shè)備功能和性能得到極大的地提高，同時(shí)對(duì)通信設(shè)備的維修保障提出了更高的要求。模塊化、開放式的航天測(cè)控通信設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)，可適用多種類的通信設(shè)備系統(tǒng)級(jí)和電路板級(jí)的測(cè)試和故障診斷，提高通信設(shè)備維護(hù)保障能力。采用該系統(tǒng)對(duì)電臺(tái)、接力設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)和電路板級(jí)的測(cè)試診斷，與常規(guī)維修手段相比，可提高維修保障效率50%以上。