短波电台自动测试系统测试程序集开发

2016-02-29刘玉军刘芸江

电子科技 2016年1期

关键词：自动测试

刘玉军,刘芸江,曹　乐

(空军工程大学信息与导航学院,陕西西安　710077)

短波电台自动测试系统测试程序集开发

刘玉军,刘芸江,曹乐

(空军工程大学信息与导航学院,陕西西安710077)

摘要为满足短波电台自动测试系统的测试开发需求,在自动测试系统硬件平台的基础上,提出了一种TPS开发方法,阐述了短波电台自动测试系统TPS软件的结构设计及开发流程。通过实际应用表明,该方法降低了TPS开发难度,故障检测覆盖率及诊断准确率均>90%,提高了开发效率,便于升级和维护。

关键词短波电台;自动测试;TPS开发

Development and Application of Test Program Set (TPS)for Short Wave Radio Automatic Test System

LIU Yujun,LIU Yunjiang,CAO Le

(School of Information and Navigation,Air Force Engineering University,Xi’an 710077,China)

AbstractA TPS development method based on the automatic test system hardware platform is proposed for short wave radio automatic test system with the design and development process given.The practical application shows that the development ideas reduce the development effort with both the failure checking cover ratio and testing accuracy greater than 90% and enjoy convenient upgrade and maintenance.

Keywordsshort wave radio;automatic test system;TPS development

短波电台测试诊断的自动测试系统(Automatic Test SystemATS)由于节省测试时间及增加自动化程度的需要不断发展,ATS一般由3部分组成,即自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)、测试程序集(Test Program Set,TPS)和TPS软件开发工具[1]。据统计,采用先进的ATE技术,能够使被测设备的维修测试效率提高10倍以上,故障隔离效率提高了约30%,并可在其全寿命周期内节省20%以上的测试维修保障费用[2]。

短波电台自动测试系统采用数字处理、多模式信号产生、高精度数字下变频技术,由主控计算机、集成化电台测试模块、电源适配单元等组成。基于短波电台自动测试系统进行TPS的开发,用TPS对短波电台进行自动测试具有操作简单、测试效率高、可移植性强等特点。针对短波电台自动测试系统进行的TPS开发,解决了测试指标少的问题。

1TPS开发硬件平台

硬件设计以满足短波电台指标的功能测试和故障诊断为原则,提高测试系统的通用性、自动化为目标设计结构组成。ATS平台的硬件由便携式主控计算机、测试模块、衰减器模块和电源模块等组成。组成框图如图1所示。

图1　ATS硬件组成框图

集成化测试模块主要由射频信号产生与射频信号分析单元、音频信号产生与音频信号分析单元、接口适配单元、电源适配单元组成。射频信号产生单元可产生AM/DSB/SSB(USB/LSB)模拟调制模式单频或双频信号。射频信号分析单元可对接收到的射频信号进行频率、功率等指标的分析。音频信号产生单元可产生单音或双音信号,由计算机软件对电平、频率等参数进行设置。音频信号分析单元可对音频信号的频率、失真度、信纳德等参数进行分析测量。

2测试接口

测试接口是指ATE与UUT之间,提供机械及电气连接,并提供信号调节的装置。短波电台自动测试系统的测试接口包括通用接口和接口适配单元两部分。接口是UUT测试程序集(TPS)的硬件部分,测试中需通过接口装置来完成UUT到ATE的正确、可靠的物理连接。由于不同型号的短波电台测试接口有所不同,在适配单元上开发了多种型号电台的测试接口,短波电台自动测试系统中的测试接口如图2所示。

图2　测试接口组成框图

测试接口是TPS开发中的一个难点,测试终端与测试接口采用通用型接口,经测试适配单元转接到被测短波电台上,且适配单元的测试接口可扩展,满足不同型号电台的测试需求,方便实用且兼容性好。

3TPS软件开发

TPS的通用性、可靠性是自动测试系统必须要考量的要素[3],TPS软件开发平台和测试软件运行环境的宿主机和程序相互独立[4],为达到TPS通用性强、可靠性高的目的,软件设计采用模块化、标准化设计。每一个短波电台指标对应一个TPS模块,一个测试接口可由多个UUT共享,但对于某个UUT来说,其对应的测试程序集是唯一的[5]。操作系统采用Windows XP,以 Visual C++为开发工具,依据文献[9]、《GB/T6934-1995 短波单边带接收机电性能测量方法》开发TPS时满足以下要求:(1)TPS的可移植性要好,测试程序和测试接口满足现有各种型号电台测试需要,并且要支持新增电台型号;(2)TPS的操作使用要简单、方便,提高使用效率,降低对测试人员的要求;(3)TPS的可靠性、安全性要高,不能损害被测设备。

3.1　TPS整体结构

软件设计的好坏主要取决于软件结构设计优劣。自动测试系统运行平台软件是测试人员使用自动测试系统对被测电台进行测试时的主要人机交互界面,平台结构设计是否人性化直接关系到用户的使用效果[6]。在满足测试功能需求的情况下,整体结构设计如图3所示。

图3　TPS结构设计图

3.2　测试程序TP设计

TPS测试程序TP(Test Program)主要包括:自检程序、参数设定程序、测试执行程序、故障诊断程序、测试参数数据库[7]、短波电台元器件故障信息数据库、历史测试数据库。

自检程序为自动测试系统提供自检,判断测试系统是否正常工作,并给出自检结果。参数设定程序为用户测试时设定测试的各项参数。测试主程序实现对短波电台各项指标的测试,并给出测试结果。短波电台的测试指标中,发射通道包括平均偏差、平均功率、音频响应、边带抑制、载波抑制、互调失真等,接收通道包括基准灵敏度、总失真系数、音频响应、带外互调等。

故障诊断程序实现对短波电台的故障诊断,给出诊断结果,生成诊断报告。故障诊断程序采用指标对比和故障字典法,可提高故障诊断覆盖率,故障隔离可到器件级。

短波电台元器件故障信息数据库、历史测试数据库分别为TPS提供故障诊断和历史测试数据的查询功能。

3.3　测试程序集TPS开发

短波电台自动测试系统TPS的开发流程图如图4所示。根据测试对象的不同,首先确定被测电台的型号和测试类型,然后依据短波电台发射机测量和接收机测量的国家标准及测量方法,结合自动测试系统本身的特点,形成测试分析并制定测试方案。根据制定的测试方案,使用相应的开发工具编写测试程序,减少测试程序冗余[8]。测试程序与主程序接口联调,分析被测设备可能出现的故障,与测试程序的测试结果对比,进而对测试程序集进行优化,最后申请验收。

图4　TPS开发流程图

3.4　典型指标的TPS开发实现

话路音频响应是指在单边带通带范围内,保持输入音频信号幅度不变,发射机输出功率随音频频率变化而变化的关系,是短波电台发射机的一个重要指标。根据以上提出的测试流程,以话路音频响应为例,TPS开发实现过程如下:

步骤1依据国家标准确定测试步骤:

(1)给发射机上边带输入频率为1 kHz,幅度为1 000 mV的正弦音频信号,测得此时发射机的功率;(2)保持音频输入电平不变,在300 ~3 000 Hz通带范围内改变音频频率,测得发射机的功率值;(3)计算步骤(2)与步骤(1)的功率之比的最大值和最小值之比用dB表示即为话路音频响应。

步骤2编写函数主体:

函数的测试主体为AFResponse,在这段函数中首先调用单音信号产生函数AudioSingle产生300~3 000 Hz的单音信号,循环的步进设为100 Hz,再调用CalHfPower函数对发射通道已调信号进行分析计算,并对已调信号的功率进行排序,得出功率的最大值Pmax和最小值Pmin。Pmax和Pmin之比用dB表示即可计算出短波电台发射通道的话路音频响应。

话路音频响应实现的伪代码如下:

1:begin

2:if Autocheck=1 then//开机自检正常

3:AudioSingle(1000)//产生1 kHz的音频信号

4:CalHfPower→Pst//计算已调信号功率

5:300→i//初始信号设为300 Hz

6:AudioSingle(i)

7:While i≦3000

8:i+100→i

9:CalHfPower→P

10:P/Pst→P

11:计算出PminPmax

12:Pmax/Pmin→AFResponse

13:else exit=0//退出

14:end

步骤3将开发的音频响应的测试程序与测试主程序对接联合调试,针对出现的问题将测试程序进行优化。

步骤4申请验收。

4短波电台自动测试系统TPS的应用

衡量一部短波电台性能的指标较多,《GB/T6933-1995短波单边带发射机电性能测量方法》中对短波单边带发射机定义了27项电性能及其测量方法[9],《GB/T6934-1995 短波单边带接收机电性能测量方法》中对短波单边带接收机定义了24项电性能及其测量方法,根据这些测试方法开发出相应的测试程序,在系统开发中不用做过多重复性的工作,降低了维护和升级的成本,运用这些TPS可使新指标的开发变得方便、快捷。

采用文中提出的TPS流程所开发出的测试程序描述的是信号特性,而与具体所使用的仪器无关。这也是面向信号的测试程序与硬件无关的关键所在。当更换了测试仪器后,只要修改系统配置文件的信息,使测试程序中的虚拟资源指向新的仪器和仪器驱动程序,实现测试系统的动态性重构[10],而测试程序无需任何改变,提高了短波电台自动测试系统软件开发效率,便于软件升级和维护。

5结束语

本文介绍了短波电台自动测试系统TPS的开发流程及相关应用,从通用化、标准化、自动化等方面做了积极探索,总结出自己独特的开发思想,并已成功应用于某型短波电台的自动测试系统中。TPS的开发应用提升了短波电台快速判断、抢修、应急处理及维修保障的能力,也为其他装备的维护维修提供了一种新思路。

参考文献

[1]张睿,周峰,郭隆庆.无线通信仪表与测试应用[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[2]张波,陈岩申,王桂芝.海军某型声纳电路板测试程序集(TPS)开发研究[J].仪器仪表学报,2002(S1):251-253.

[3]王学奇,肖明清,赖根.基于数据库的测试数据管理与TPS开发[J].弹箭与制导学报,2005,25(3):280-282.

[4]季强.TPS开发与运行环境的研究与设计[D].西安:西北工业大学,2003.

[5]卓林.电路板故障诊断系统测试程序开发环境的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2011.

[6]黄军.TPS运行平台及数据查询模块设计与实现[D].成都:电子科技大学,2013.

[7]焦金辉.电台自动测试系统软件实现与故障诊断技术研究[D].北京:北京化工大学,2012.

[8]王剑锋.无线通信设备自动测试系统软件设计[D].成都:电子科技大学,2009.

[9]国营南京无线电厂.GB/T6933-1995.短波单边带发射机电性能测量方法[S].北京:国家技术监督局,1995.