关于无线电机动计量保障系统的设计与实现探讨

郑长春

【摘 要】建立无线电机动检测系统，是实现装备计量保障自动化的关键。本文将对无线电机动计量保障系统的设计与实现进行探讨，首先分析了自动化计量装置的设计与实现，包括信号发生器、数字示波器和数字多用表等。在此基础上，探讨系统软件的设计与实现，包括软件结构设计、数据库设计和关键模块设计等。

【关键词】无线电技术；机动计量保障；系统设计与实现

0 前言

随着电子装备技术的快速发展，其实验范围也显著扩大，对电子检测技术提出了更高要求。由于在实际工作环境中，电子装备的种类多、分布广，在进行无线电计量检测时，测试项目众多，数据可靠性要求较高，同时还要求检测过程尽量简单。基于上述需求，对无线电机动计量保障系统进行设计与实现，满足实际工作需要，促进测试设备计量保障技术进一步发展。

1 自动化计量装置的设计与实现

1.1 信号发生器系统设计

自动化计量装置是系统的基本组成部分，主要包括信号发生器、数字示波器和多用表等。其中，信号发生器采用信号源自动化计量系统，能够对150kHz～18GHz频率范围内的合成信号发生器检定测试。系统内的主要装置包括测试接收机、微波变频器、功率探头、微波功率探头、微波信号源、微波计数器和频谱分析仪等。这些设备能够在系统控制下，自动对信号源进行测试。其中，测量接收机频率范围为150kHz～1300MHz，利用变频器可以使测量频率扩至18GHz。此外，还要更换更高频率的功率探头[1]。

1.2 数字示波器系统设计

数字示波器是无线电计量保障的基础设备，该设备系统能够对600MHz频率范围内的数字示波器技术指标进行测定检测。系统中包含的主要设备是示波器校准器。本次设计采用Fluke公司出产的5820A型号校准器，该装置的优势特点包括：（1）幅度垂直偏转，使用方波或直流校准，量程幅度准确度高；（2）快沿动态响应，可以检测模拟或数字变换器的所有垂直偏转电路瞬态响应，快沿小于300ps；（3）稳幅状态波的带宽校验，正弦信号源具有良好的幅度准确度和平坦度，能够确定示波器带宽、检测不连续性及突降；（4）时标的水平定时，准确度大±3.3×10-7，能够满足多数高性能数字示波器的校准需要[2]。

1.3 数字多用表设计

数字多用表在电学的计量测试中十分常用，是无线电机动计量保障系统的关键设备之一。目前使用的数字多用表一般带有GPIB控制接口，对其进行检测和校准的装置也带有GPIB接口，为自动化检定的实现提供了保障。对数字多用表的检定系统进行设计，采用5700型号标准设备，具有多功能校准源，可以满足无线电机动计量保障系统的检测需要。

2 系统软件的设计与实现

2.1 软件结构设计

完整的自动计量测试系统分为多个层次结构，在本次系统设计中，处于最底层的是I/O接口控制软件，主要负责与硬件设备进行通讯，连接测量目标和被检测设备。本次设计采用VISA设计I/O接口软件，VISA是VPP制定的接口软件标准规范。在I/O控制软件之上是系统的仪器驱动层，通过应用仪器驱动程序，可以为控制软件开发提供方便，不必进行程控代码编制。仪器驱动层的上层是应用软件层，也是软件开发的核心部分，需要实现仪器控制、管理服务和人机交互等功能。在系统二是过程中，要引导测试过程，控制硬件设备，并与数据库连接，自动生成报告，并实现配置管理。在应用软件层中，可以方便的调用各种测试模块。比如示波器的自动检定，采用较为成熟的IVI驱动技术，支持多种型号示波器检测，而且程序开发效率较高。

2.2 通信协议和标准命令设计

计量保障系统采用IEEE488.2标准协议，该协议提供了程控仪器数字接口的编码、格式和公共命令，是一个针对性较强的协议标准。IEEE488.2协议对测量仪器的接口信息结构以及信息交换方式进行了规定，可以确保仪器通信软件的高度兼容，实现仪器间的信息交换和公共命令是被功能。IEEE488.2协议标准主要由三部分组成，包括器件相关规定、系统相关规定和控制者相关规定。具体包括：（1）仪器配置接口功能要求；（2）计算机和仪器的信息传递方法，包括信息控制操作；（3）对传递消息语法作出精确描述，确定语法原则；（4）规定一组适用于所有仪器的公用命令，可识别仪器固件版本；（5）串行查询功用状态报告；（6）仪器与应用程序的同步技术；（7）地址自动配置技术。

可程控仪器标准命令SCPI建立在IEEE488.2标准之上，可以解决特定类型和功用的测量仪器兼容问题，制定统一的技术标准，节省程序开发时间，为仪器数据处理提供一个标准环境。SCPI标准命令面向测试功能，与物理层硬件和程序语言无关，可以使测试程序具有可移植性。

2.3 数据库设计

本次系统设计采用InterBase7.0数据库管理系统和Access数据库，可以保证数据库的运行稳定，满足系统设计简单易用的要求，而且维护成本较低，是性能卓越的大型关系数据库之一。数据库设计是无线电机动计量保障系统设计的重要组成部分，用于对测试软件运行过程中产生的大量信息数据进行存储和处理。数据库与各个功能模块相连，是数据流的起点和终点。无线电机动计量保障系统的数据库包括4个子数据库，分别是指标和测试点数据库、测试证书数据库、信号发生器数据库和测试流程库。其中，信号发生器数据库的关键表包括客户表、仪器信息表和仪器表等，属于基本信息模块，可以减少冗余信息，实现基本数据输入的规范化管理。指标和测试点数据库包含多个参数表，一般一个项目对应一个表，负责杉树设置和指标信息管理，为测试结果判断提供依据。测试证书信息库是信息载体，收入证书信息，实现规范化管理。测试流程库录入测试流程表，是关于测试项目的流程配置，系统读取测试流程实现自动化检测。

2.4 关键模块设计

根据硬件系统和检测对象，软件系统也可以分为信号发生器、数字示波器、数字多用表等几个部分。其中，信号发生器的测定软件分为六大模块，分别是识别验证模块、测试模块、信息管理模块、信息查询模块、使用工具模块和系统维护模块。其中，测试模块是整个系统的核心模块，负责检测被检信号源的型号、出厂编号、检定信息和测试日期等，并将测试信息保存在数据库中。数字示波器部分的关键模块与信号发生器基本类似，但測试对象和项目有所不同。数字多用表的检测系统则与前两个系统有所不同，可以分为5大模块，包括登录验证模块、测试模块、信息录入及修改模块、证书管理模块和信息查询模块。其中，测试模块功能包括直流电压电流测试、交流电压电流测试、二线和四线电阻测试等。此外，还要进行系统操作界面设计，分别为三个检测系统设置对应的检测操作界面，还要具备用户身份识别功能，通过验证后，即可进行检定操作。操作界面的设计应尽量简洁实用，方便操作，通过点击相应按钮，即可完成测试，满足自动化测定需求。

3 结束语

综上所述，通过对无线电机动计量保障系统的自动化计量装置和系统软件进行设计，基本可以实现设计要求，满足电子装备的自动化检测需求。本次设计采用的基础设备可以满足多数工况下，机动计量检测的准确性要求。通过数据库与关键模块的设计和实现，能够为系统数据管理和自动化检测提供保障。此外，简洁实用的操作界面，可以满足检测过程操作简单的需求。

【参考文献】

[1]刘智超.测绘装备机动计量保障系统设计与实现[D].解放军信息工程大学，2012.

[2]王琳娜.无线电机动计量保障系统的设计与实现[D].电子科技大学，2011.endprint