Разработка контрольно-испытательного стенда для радиолокационного датчика на базе унифицированной платформы PXI

Разработка контрольно-испытательного стенда для радиолокационного датчика на базе унифицированной платформы PXI

Отрасли, категории, применение: Радиолокация

Краткое описание:

Стенд для проверки СВЧ блока - радиолокационного датчика, работающего в двухсантиметровом диапазоне длин волн и являющегося функциональной частью более сложного изделия.

Организация

Контрольно-испытательный стенд был разработан и внедрён в Машиностроительном конструкторском бюро «Факел» им. академика П.Д. Грушина. Работа по созданию стенда была осуществлена собственными силами с привлечением консультантов National Instruments за 9 месяцев, начиная от постановки задачи.

Описание решения

Постановка задачи

Современная радиоэлектронная аппаратура состоит из набора функциональных блоков, связанных друг с другом цифровым интерфейсом. Каждый такой блок должен проверяться на соответствие заданным требованиям на различных стадиях разработки, производства и эксплуатации аппаратуры. Для этих целей разработчиками соответствующих блоков создаётся специальная контрольно-проверочная аппаратура. В рамках доклада будет рассмотрен стенд для проверки СВЧ блока - радиолокационного датчика, работающего в двухсантиметровом диапазоне длин волн и являющегося функциональной частью более сложного изделия.

Решение

В ходе проверочных испытаний высокочастотного блока осуществляется подача питания, выдача команд и приём информации по протоколу MIL-STD 1553, подача СВЧ-сигналов, обработка и контроль поступающих аналоговых сигналов, измерение поступающей по кабелю СВЧ-мощности.

Структурная схема реализованного стенда изображена на рис. 1. В соответствии с перечнем проверок был подобран набор модулей PXI, позволяющий решать поставленные задачи. Контроль характеристик производится в следующем порядке.

1) На проверяемый СВЧ блок подаётся питание с помощью двух соединённых последовательно модулей NI PXI-4110. Последовательное соединение модулей позволяет получить требуемое значение напряжения. Также к модулям подключаются вспомогательные источники питания NI APS-4100 для обеспечения необходимой мощности.

2) Производится обмен данными по протоколу MIL-STD-1553. При этом PXI выступает в роли контроллера канала, а высокочастотный блок - в роли оконечного устройства. Для реализации обмена данными используется модуль AIT MIL-STD-1553.

3) Оценивается мощность сигнала, поступающего по кабелю от высокочастотного блока. Для этого сигнал заводится на измеритель мощности NI USB-5681, который через кабель USB подключается к контроллеру NI PXI-8133. Для оценки мощности производится усреднение выборки значений на интервале времени.

4) Производится проверка чувствительности радиочастотных входов СВЧ блока. По протоколу MIL-STD выдаётся набор команд для настройки высокочастотного блока в соответствии с определённой проверкой. На радиочастотные входы подаётся СВЧ сигнал определённого уровня, задаваемого программно. Сигнал поступает со специализированного СВЧ блока "Двухканальный переносчик частот". Далее с помощью двух восьмиканальных оцифровщиков NI PXI-5105 анализируются шестнадцать аналоговых сигналов на выходе контролируемого блока. По результатам обработки сигналов делается вывод о том, соответствует ли уровень подаваемого сигнала чувствительности высокочастотного блока. Если соответствует, то уровень подаваемого сигнала принимается за чувствительность. Если нет, тогда уровень подаваемого сигнала меняется на 1 дБ, и проверка повторяется.

5) Производится ряд проверок чувствительности радиочастотных входов при различных вариантах конфигурации высокочастотного блока. Для этого по протоколу MIL-STD выдаются наборы команд для настройки высокочастотного блока определённым образом, после чего производятся действия, описанные в предыдущем пункте.


 

По результатам выполнения всех проверок принимается решение о исправности или неисправности высокочастотного блока.

Используемое оборудование и программное обеспечение

Контрольно-испытательный стенд разработан на основе унифицированных блоков PXI с использованием специализированного СВЧ блока "Двухканальный переносчик частот". Основным звеном разработанного стенда является шасси NI PXIe-1075 с набором встроенных в него специализированных модулей: контроллером NI PXI-8133, источниками питания NI PXI-4110, интерфейсной платой AIT MIL-STD-1553, генераторами сигналов произвольной формы NI PXIe-5451, осциллографами NI PXI-5105 (Рис. 2). Помимо модулей PXI для измерения СВЧ мощности используется прибор NI USB-5681.

"Двухканальный переносчик частоты" представляет собой блок, который не входит в систему PXI и разрабатывался по отдельному техническому заданию. Такой блок не изготавливается серийно ввиду ряда специфических особенностей и требований к нему, не позволяющих унифицировать указанный блок для применения в других задачах. Работа блока заключается в следующем. На него подается сигнал опорной частоты f0. Производится модуляция сигнала с помощью подаваемых на вход блока дифференциальных квадратурных составляющих. Восемь квадратурных составляющих генерируются двумя модулями NI PXIe-5451. Работой "Двухканального переносчика частоты" управляет контроллер NI PXIe-8133, передавая команды по кабелю USB. Результатом работы блока являются четыре модулированных СВЧ сигнала опорной частоты, подаваемые на входы радиолокационного датчика.

В ходе исследований основным применяемым программным продуктом была среда программирования NI LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench – среда разработки лабораторных виртуальных приборов).

Перспективы внедрения и развития решения

В ходе проведенных работ показана возможность самостоятельного быстрого создания автоматизированных контрольно-испытательных комплексов на основе принятой концепции использования унифицированных аппаратно-программных средств на базе модульной платформы PXI.

Самостоятельная разработка аппаратуры контроля имеет дополнительное преимущество, связанное с возможностью реализации на базе таких унифицированных модулей специальной имитирующей аппаратуры для использования в комплексных моделирующих стендах.

Преимуществами данного подхода так же являются: возможность гибкой конфигурации аппаратной части и самостоятельная программная настройка работы модулей в соответствии с предъявляемыми к системе требованиями. Для разработанного стенда был подобран набор модулей, позволяющий выполнить необходимые проверки в соответствии с методикой контроля аппаратуры. Был разработан программный комплекс, управляющий работой оборудования и реализующий алгоритмы проверки. Данный программный комплекс обладает удобным и интуитивно понятным интерфейсом, предназначенным для работы оператора.

В перспективе планируется реализация ряда проверочных стендов с подобной архитектурой для контроля различных приборов.

Список литературы

1. Тревис Дж. LabVIEW для всех. М.: Изд. ПриборКомплект, 2008.
2. Суранов А.Я. LabVIEW 8.2: Справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2007.
3. PXI. Высокопроизводительная модульная платформа, предназначенная для создания автоматизированных и испытательных комплексов/ National Instruments Россия, СНГ, Балтия/ ni.com/russia, labview.ru.
4. Технологии National Instruments в ВЧ-приложениях/ National Instruments Россия, СНГ, Балтия/ ni.com/russia, labview.ru.
5. Антипов В.Ю., Доронин В.В., Куликов, В.И., Токарев Е.Г. Технология создания контрольно-проверочной аппаратуры и автоматизированных контрольно-испытательных станций для комплекса наземной отработки и серийного производства. // Полёт. 2013. МКБ "Факел" С. 97-104.

 

 

 

Решения опубликованы на основании докладов из сборников трудов ежегодной конференции "Инженерные , научные и образовательные приложения на базе технологий National Instruments" с 2011 по 2014 гг.



 

© 2017 National Instruments Russia. All rights reserved.
Яндекс.Метрика