400-618-1990

>
>
>
采用商用货架产品,缩短复杂微波测试适配器的开发时间
搜索

版权所有©北京瑞风协同科技有限公司  
京ICP备16029927

资源中心

新闻中心

服务热线:

产品方案

投资者关系

瑞风测试

400-618-1990

8610-82119375

友情链接

关于瑞风

瑞风测试

400-618-1990

解决方案

采用商用货架产品,缩短复杂微波测试适配器的开发时间

浏览量

采用商用货架产品

通常,针对某个具体的被测对象构建专门的测试系统是很昂贵的,尤其用于大型的生产环境。这个原因导致业界做法有所改变,很多公司将重点放在构建通用核心架构上,能够测试大量不同范围的线上更换单元(LRU)。这是个理想的方案,公司可以通过统一的设备资源库,进行开发扩展,减少维护成本。在此通用核心架构环境下,接口适配器(ITA)扮演了重要的角色,通过通用接线板将不同LRU与测试仪器进行连接。很多时候,ITA是良性的被动盒,内含测试仪器与被测对象I/O间的接线,特别对于低频域,这是事实。然而,当被测对象是用于40GHz射频和微波领域的复杂的雷达或制导子系统时,ITA的设计变得非常复杂。

2012年初,一家航空航天制造商(以下简称Prime)接到一个替换多个现有ITA的任务,这些ITA用于支持某空军项目下的多个LRU的测试。有一个明确的任务就是,使用尽可能多的商用货架产品技术进行替换。这些ITA曾经与一个通用核心ATE系统配合使用,并内置了依据LRU具体要求定制的复杂的微波开关矩阵。工程师们认识到ITA的现有设计易于失效,要满足LRU的测试要求,必须在每一个ITA中接入射频接口装置(RFIU),这样路由和调理测试信号时会有信号衰减、滤波和切换问题,并且要将其放置在距离被测对象尽可能近的地方。信号的高频域特性使设计变得更为复杂,工程师不得不特别关注信号隔离、插入损耗、电压驻波比(VSWR)及为LRU特别定制的微波开关矩阵,从而减小由于在信号路径插入一个RFIU所造成的影响,进而保证信号完整性。

工程师认为,尽管每个ITA配置和接入的RFIU数量不同,开发一个含有RFIU的通用架构和主机通用通讯接口(称为内部集成射频接口,IRIS)会更有效。VTI公司承接了提供IRIS组件的任务,VTI工程师与Prime公司工程师紧密配合构建了一个灵活的ITA架构,其中,几乎全部射频部件均使用了商用货架产品,并含有基于LXI的商用通讯控制接口。与该通讯控制接口同时提供的设计工具,可以允许Prime工程师利用如LXI和IVI标准,提供了商用货架的ITA架构,可以很好地归档并进行支持,从而减少了项目组的定制工作量,使射频工程师专注其所精通的设计领域。

 

实现通用部件性能的最大化

六个IRIS组件均通过自身的ITA与同一测试台相连,测试台提供激励。这六个IRIS组件具有不同的信号分布拓扑,以及含分频器、滤波器和开关的部件超集。虽然并非所有的IRIS组件会使用全部部件,但是工程师们决定设计一款通用的部件托盘,与IRIS组件集成。通过减少使用专用的钣金数量和项目图纸数量,总体来说,设计一个IRIS组件降低了整体成本。

同样地,选择继电器和其他部件,减少使用专用部件的数量。继电器拓扑选用SPDT和SP6T,这样既可以简化备件库,也可以通过批量购买降低成本。

Prime工程师选用了基于LXI的EX7000-OEM(图1所示)通讯控制接口作为所有IRIS组件的商用货架核心。

  

  图1:EX7000-OEM LXI接口板

  

射频性能要求

IRIS组件(包括机电式继电器)提供测试系统和LRU之间所有射频/微波信号的路由。将每个IRIS策略性地放置在ITA的垂直一侧,这样提供了IRIS继电器与LRU I/O间射频线缆走线的最好机制,满足要求的路径长度保证相位同调的同时,增加了灵活性,缩短了线缆长度,从而降低了损耗。

 

易于维护

吸取了初步生产阶段的教训,工程师们发现IRIS组件必须易于维护。起初,维修任何ITA部件都很费事耗时,部分原因是因为部件和线缆安装很紧密。Prime工程师采用了IRIS理念,将IRIS组件托盘用螺栓固定在ITA一侧,将驱动和控制接口板安装在一个密封门上。将从接口板引出的电线整洁盘好,不妨碍密封门完全打开,从而有足够的空间接触IRIS组件托盘。这样通过上板可轻松移除连接任何部件的控制线缆,极大地方便了维修。在不破坏系统部件的情况下,轻松移除有故障的继电器。

 

通讯/驱动核心

图2所示的功能框图描述了基于LXI的IRIS组件核心的两个基本部件——数字通讯接口板和继电器驱动板。每个IRIS组件的数字通讯接口板,用于提供主控机与IRIS间的通讯接口,而每个继电器驱动板在5-48V dc电源供电下,能驱动多达72个继电器线圈,并灵活控制继电器的操作。IRIS组件核心为可扩展架构,简单通过菊花链与增加的驱动板连接,实现大通道数场合要求。

  

 

IRIS通讯/驱动核心几乎能与业界任何类型的微波部件配合使用,无论线圈电压要求如何,是否为闭锁配置,并能利用状态/回读位数,增强成功操作的信心。

作为IRIS组件与主控机之间的主要通讯接口,数字控制接口板内置了LXI规范的主要特征,包括LAN Discovery,允许IRIS被任何业界标准的Discovery工具,如VTI公司的LInC-U,AMETEK LXI Discovery浏览器和LXI联盟的LXI Discovery工具所识别。

每个IRIS组件具有独特的图形化用户界面(网页端),提供监控功能和IEEE-1588同步协议,确保与驱动板连接的每个IRIS均符合LXI规范,便于与测试系统网络内其他LXI设备进行互操作。使用EX7000-OEM核心提供了良好的通讯接口,IRIS组件可以仿真商用RFIU,并提供LXI框架,消除报废问题。

 

快速软件开发

提供给硬件工程师自由选择符合其设计要求的部件型号和厂商的价值,对软件工程师同样重要。软件工程师负责提供自动化环境中集成IRIS所需的工具。LXI规范要求所有LXI装置具有可互换虚拟仪器(IVI)编程界面(API)。IRIS RFIU EX7000核心纳入了IVISwitch 定义作为其API,定义了通过调用IVI仪器对non-switch装置进行编程的仪器相关的函数。这样,该项目下所有ITA均具有通用的开放平台驱动。

IVI驱动,很大程度地简化了应用开发任务,通过路径级编程,提供API层级的I/O接点。即,相比进行多次对测试仪器与LRU间信号路径的调用,编程人员能够单点“连接”,并且建立路径所需的全部继电器已准备就绪。

对于复杂的RFIU设计,继电器之间有很多接点,但继电器对IVISwitch API是透明的。进行连接调用时,会启动端对端编程调用,不会考虑继电器间互连,真正的端对端系统级编程实际上也不能执行。然而,VTI公司能够使用独特的设备配置文件,在每个EX7000-OEM的非易失性存储器中快速内置IRIS互连接线知识。每个IRIS在交付给客户时都会随带一个预配置文件,含有目标IRIS的“虚拟示意图”,Prime软件工程师就能够使用系统级端对端路径编程进行所有应用代码的开发。

相关示例如图3所示,描述了IRIS配置中一个高层级的框图。

  

  图3:典型的IRIS框图

 

相比要发出多条指令,关闭连接VNA port到LRU输出端F1_OUT的路径上的三个继电器,写在虚拟示意图中的代码仅需说明要连接逻辑名称对应的端点即可。

driver->Path->Connect (“VNA Port”, “F1_OUT”);

对于低层级的控制,实际上,要关闭单个继电器而非整条路径,Prime工程师也能通过IVI仪器界面,进行继电器级的低层级调用。

由于是保密项目,VTI公司同时提供了一个能“净化”设备配置文件的实用程序。除了提供快速开发应用代码的框架之外,设备配置文件也用于构建图形化用户界面,对IRIS的部件进行监控。然而,与传统的软面板一般都要在主控机上操作不同,LXI规范要求所有的软面板都要内置在仪器内部。这种互动型软面板不需要第三方软件工具,如VISA,仅使用标准浏览器即可。因此,每一个IRIS都有与其配置对应的监控软面板。如图4所示。

  

  图4:IRIS通讯/驱动核心

 

正如在IRIS的成功应用一样,这个交互工具功能非常强大,工程师和技术人员能够查看系统信息和部件属性,手动控制仪器时还提供了密码保护机制。另外,可以跟踪继电器工作循环次数并在软面板中进行查看,或通过API调用,预测继电器寿命,辅助进行定期维护。

 

总结

微波和射频测试应用场合通常需要进行产品定制,然而,这并不意味着必须使用专有或非标架构进行设计。Prime工程师最近承接了一项属于大型空军项目的任务,要求重新设计多个ITA,其中包括重新设计复杂的射频开关和信号分布系统,该项目曾经可靠性一直很低。VTI提供了一份快速开发计划,该公司的设计团队发现,某些部分可以采用通用部件进行设计,能加速开发和制造过程。同时,通过在每个ITA中使用基于LXI的商用货架通讯控制接口,还可以减少文档和应用代码开发任务量。

VTI公司提供精密的电信号分布、数据采集和监控仪器,并持续引领开发开放式测试测量标准及可扩展的模块化产品,从而实现小尺寸里性能最大化。凭借20余年在航空、航天、国防、能源和发电行业的丰富经验,VTI公司助力客户保有竞争力,并为其赢得良好的商业信誉。

解决方案