主頁（http://www.by236.com）：基于虛擬儀器技術的短波電臺自動測試系統 描述了如何采用基于虛擬儀器技術快速方便的開發短波電臺自動測試系統,與傳統儀器測試平臺相比，測試效率更高，體積更小 傳統的電臺測試系統采用以無線電綜合測試儀為中心搭建或采用分立儀器搭建、手動丈量，這種方法本錢高、自動化程度低、擴展性差。因此需要尋求一種解決方案，實現高度集成化、可擴展的測試系統。本文描述了如何采用基于虛擬儀器技術快速方便的開發短波電臺自動測試系統。開發的測試系統滿足短波電臺的測試規范，與傳統儀器測試平臺相比，測試效率更高，體積更小。此外具有很好的可擴展性，開發工作周期也大大縮短。 測試背景 短波單邊帶通訊電臺通常由收發信機、天線調諧器、控制盒、安裝架、連接電纜，配套的耳機、發話器、電鍵、通訊控制器、天線以及一些選件組成，工作頻率范圍為2～30MHz，短波單邊帶通訊電臺的大部分技術指標是針對發射機和接收機提出的，在GB/T 6933 -1995中對短波單邊帶發射機定義了27項電性能及其丈量方法，需要16個獨立的測試儀器；在GB/T 6934-1995中對短波單邊帶接收機定義了24項電性能及其丈量方法，需要13個獨立的測試儀器。 不同種類的電臺在不同的測試等級下丈量項目也不盡相同，用戶還可能要求增加其他丈量項目，如收發轉換時間、發收轉換時間、靜噪開啟時延、靜噪滯后時延、發射保護等。 短波通訊電臺測試系統在電臺具備外部控制接口時采用全自動方式，在電臺不具備外部控制接口時采用半自動方式，要求的單項測試速度不大于10秒鐘，單臺測試時間不超過10分鐘，而系統中不同的測試項目有各自的丈量儀器和連接方式，為了在生產線上進步測試效率，必須采用自動測試技術，自動選擇測試設備、自動連接測試設備、自動產生激勵并丈量響應，系統還應有較高的可靠性、電磁兼容性和易于維護。 硬件系統構成 短波通訊電臺自動測試系統主要由主控計算機、虛擬儀器機箱、接口適配器和電源部件組成，組成框圖如圖1所示。主控計算機通過NI公司MXI-4卡，使用PCI橋接技術對PXI-1010機箱進行控制，PXI-1010有6個PXI模塊和2個SCXI模塊，可根據測試需要擴展儀器模塊。接口適配箱實現信號的調理和分接。
圖1 短波電臺自動測試系統框圖 短波電臺測試需要使用頻譜分析儀、功率計和頻率計，需要丈量功率譜、峰值功率、峰值頻率、帶內功率、鄰道功率、帶寬、3D譜圖等參數。我們采用PXI-5620配合使用Spectral Measurements Toolkit實現。Spectral Measurements Toolkit是一個頻譜丈量工具包，具有細化譜分析和頻率搜索能力，并可以進行模擬調制、解調以及IQ數字解調。 PXI-5421配合Modulation Toolkit，在系統中作為射頻信號發生器，可以產生各種格式的射頻信號。由于部分測試項目需要兩路射頻輸進，系統中配置了2塊。另外配備程控衰減器，對接收機輸進靈敏度等參數進行測試。Modulation Toolkit是一個調制工具包，具有AM、FM、PM模擬調制模式和FSK、MSK、GMSK、PSK、QAM數字調制模式，還具有強大的3D眼圖功能，可以丈量調制誤差、相位誤差、頻率偏差、誤碼率和并發定時；還可以對DC偏置、IQ、增益不平衡、積分傾斜等邊界條件進行丈量。 為了產生和丈量音頻信號，系統中配備了一塊PXI-4461高精度音頻信號采集與產生模塊，它具有兩個同步采集模擬輸進通道和兩個同步采集模擬輸出通道。該模塊在系統中作為音頻信號發生器、音頻電壓表和音頻頻譜分析儀，能完成音頻電壓丈量、音頻頻率丈量、SINAD丈量、SNR丈量、失真度丈量、音頻動態信號分析、音頻信號發生等多種AF測試功能。 為了對收發轉換時間、靜噪開啟時延、靜噪開釋時延等參數的測試，以及對RF和AF動態波形進行觀測，系統中配備了PXI-5112高速數字化儀，它和NI-SCOPE示波器軟件配合工作，在系統中作為示波器使用。 PXI-6259一方面用來對SCXI機箱進行控制和掃描，另一方面用于系統自檢和狀態監視，同時利用DIO接口可以連接電臺控制接口和遠控接口等，提供通訊的數字信號，以實現在全自動方式下對電臺的自動測試控制。 測試規范中規定不同的測試項目需要多臺儀器按規定的丈量方法進行連接，有部分項目需要連接外部的輔助部件，它們涉及射頻、音頻通道特性，為了實現自動選擇測試儀表，設置工作模式，自動進行信號轉接和切換，系統中配備了射頻開關模塊和通用開關模塊。射頻開關模塊選用SCXI-1193，SCXI-1193既可以用作多組多路復用器，也可以作為多組稀疏矩陣開關使用。其帶寬為500MHz，適合于高頻的測試。 通用開關模塊選用SCXI-1166，該模塊具有32路開關，適合高電流切換、路由和控制的應用。SCXI-1166用于除射頻通道外的其他通道的控制，如音頻通道、發射保護、系統供電等。 程控電源選用Agilent公司可編程電源，主要用于給被測電臺提供電源，同時實現負載功率的測試和保護。該電源的控制通過GPIB-USB模塊完成。 應用軟件構成 短波電臺自動測試系統應用軟件采用虛擬儀器軟件開發平臺LabVIEW，按照用戶技術要求和GB/T 6933-1995、GB/T 6934-1995中規定的測試項目和測試方法控制系統硬件，進行模式設置、控制激勵輸出和采集測試數據，進行處理，得到電臺的性能指標，其主要框圖如圖2所示。
圖2 自動測試系統應用軟件組成框圖 系統應用軟件界面如圖3所示，各模塊主要功能為：短波電臺自動測試系統應用軟件為系統的人機接口，治理整個測試系統；自檢/校準軟件完成對虛擬儀器硬件的自檢，并實現校準；測試治理軟件實現系統性能指標的測試，實現測試項目選擇、參數設置、儀器控制、采集與處理、分析和顯示等功能；數據治理軟件實現對測試數據的治理；系統維護軟件包括儀器治理、數據庫維護和測試診斷，在線幫助用于對用戶進行在線操縱指導。
圖3 用戶界面 基于虛擬儀器技術所開發的應用軟件具有良好的人機界面、可維護性和二次開發能力，可以有效地縮短程序開發的工作量，極大地縮短開發時間，只需要對程序做少量的改動就可以實現新的功能和要求，從而可以滿足不同階段，不同種類的電臺自動測試的需要，二次開發、功能擴展極為方便。 結論 表1反映了采用虛擬儀器前后短波電臺測試系統的變化。通過選用基于虛擬儀器的短波電臺自動測試系統，使得測試系統的自動化程度和測試精度得到了極大的進步，減少了人為操縱引起的誤差，通過在生產線上使用有效地進步了生產和檢測的效率，通過系統配置和適當的擴展，可以適應多種不同類型電臺的測試需要。
表1 性能比較 (中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮) |
