CN116087902A - 一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备和方法，所述设备包括检测设备主机、天线、支架和电缆，主机包括基于PXI总线通讯的控制器、信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件、微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块、雷达目标模拟器模块，以及与机载雷达之间设有连接电缆的接口转接板等。本发明使用模块化设计，设备体积小、重量轻，便于外场携带和使用，能够对各个型号不同体制的雷达综合功能进行快速检测，检测设备和雷达之间进行不同总线形式的数据交互和通信，检测的同时获取雷达内部自检信息用于辅助检测，提高了雷达检测速度和准确性。

Description

一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备和方法

技术领域

本发明涉及雷达检测技术领域，具体涉及一种外场宽温环境下使用、基于混合总线的雷达快速综合检测设备和方法。

背景技术

雷达在现代战争中的作用越来越重要，各国现在越来越重视雷达技术以及雷达保障装备的发展，针对雷达的检测设备在电子装备领域的占比越来越重。针对雷达的快速检测不只是一种作战保障手段，已成为影响战争的重要作战手段。雷达快速综合检测设备，由多个子系统共同构成的实时自动测试系统，该系统可对C\X\Ku波段雷达信号的频域特性、时域特性、目标搜索与跟踪特性、指令制导功能、通讯功能等多类功能与性能进行快速检测。

当前部队日常训练及试飞任务繁忙，且部队越来越重视各类保障装备的研发需贴近实战应用场景，这就要求雷达快速综合检测装备操作简洁、测试快速而准确、性能稳定可靠。传统的检测设备大多依靠部分通用仪表或定制化设备，对雷达的主要功能或主要指标进行检测，存在实用性低、耗费时间多、测试数据难以统一、测试流程多、测试项目操作复杂、设备集成度低等缺点，无法满足现有的部队训练保障要求。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备和方法，能够适应外场宽温环境，基于混合总线实现C\X\Ku波段雷达快速综合检测。

发明内容：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备，用于对机载雷达进行测试，其特征在于，包括检测设备主机、天线、支架和电缆，所述检测设备主机包括基于PXI总线通讯的控制器、信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件、微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块、雷达目标模拟器模块和操作界面，以及与机载雷达之间设有连接电缆的接口转接板；

所述控制器用于发出控制微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块和雷达目标模块器模块的指令，并读取信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件的测试数据；

所述接口转接板通过电缆连接微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块和雷达目标模块器模块；

所述微波开关模块用于接收机载雷达发出的雷达信号中的射频信号和中频信号，并将射频信号或中频信号传送给信号分析仪，通过信号分析仪分析所述射频信号或中频信号的频谱特性和功率特性；

所述中频开关模块用于接收机载雷达发出的雷达信号中的视频信号，包括制导信号，并将所述视频信号接入示波器组件；

所述矩阵开关模块用于接收机载雷达发出的雷达信号中的低频信号，包括电压、电流和电阻信号，并将所述低频信号接入数字万用表组件；

所述串口通讯模块用于传递控制器和机载雷达之间的串口信号，包括RS232和RS422串口信号；

所述1553B总线通讯模块用于传递控制器和机载雷达之间的1533B总线信号；

所述内总线通讯模块用于模拟机载雷达内部总线控制器和模拟机载雷达内部总线设备，以及用于传递控制器和机载雷达之间的内总线信号，内总线通讯模块设有单片机和通讯模块；

所述雷达目标模拟器模块用于传递控制器和机载雷达之间的雷达激励信号和雷达参考信号。

优选地，所述内总线通讯模块包括接收模块、CPLD逻辑处理模块、RAM存储模块、单片机模块、输出模块；其中，

所述接收及电平转换模块，用于接收发送端的检测设备主机中的控制器或机载雷达的发送的输入信号，并对输入信号进行电平转换后发送至CPLD逻辑处理模块；

CPLD逻辑处理模块，用于对接收模块发送的信号进行逻辑处理，得到输入数据并发送给单片机模块和RAM存储模块；以及对单片机模块发送的输入数据的解析和运算结果进行逻辑处理，得到输出数据并发送给输出模块；

单片机模块，用于接收CPLD逻辑处理模块发送的输入数据，对输入数据进行解析和运算，并将输入数据的解析和运算结果发送给CPLD逻辑处理模块；

输出模块，用于接收CPLD逻辑处理模块发送的输出数据并进行电平转换，得到输出信号并发送给接收端的机载雷达或控制器。

优选地，所述雷达目标模拟器模块包括频率综合单元、接收单元、雷达目标生成模块、发射单元、测频模块，来自C波段、X波段或KU波段的机载雷达的雷达激励信号通过射频电缆注入雷达目标模拟器模块，经过接收单元，将射频信号下变频为中频信号，雷达目标生成模块采用数字射频存储技术，生成两路独立的具有模拟目标速度、距离、幅度信息的回波信号，再通过两路发射单元上变频至射频信号，频率综合单元向接收单元和发射单元提供本振信号，天线将发射单元输出的射频信号以空间辐射的方式，输出给机载雷达的天线接收。

优选地，所述控制器采用PXI嵌入式控制器，信号源组件采用带有PXI射频信号发生器的PXIE-5654组件，信号分析仪组件采用PXIE架构的M9290A组件，微波开关模块采用M9156C组件，数字万用表组件采用基于PXI总线的AMC4312数字多用表，示波器组件采用AMC4336示波器，中频开关模块采用NI PXI-2593组件，矩阵开关采用基于PXI总线的AMC4614组件，串口通讯模块采用基于PXI总线的AMC5214C组件，1553B总线通讯模块采用基于PXI总线的AMC5207A组件。

优选地，所述综合检测设备还包括温控单元和宽温机箱，宽温机箱中设有电源、风扇，以及用于安装各器件的背板，背板采用PXIe和3U-CPCI混合总线背板。

优选地，所述雷达快速综合检测设备用于实施测试项目和故障隔离项目，测试项目包括激励源频谱测试、发射单元频谱测试、接收单元测试、电源单元测试、内总线测试、制导信号测试、天线BIT信号测试、频综单元测试和目标模拟测试；

所述故障隔离包括整机故障隔离、处理单元故障隔离、发射单元故障隔离、接收单元故障隔离、电源单元故障隔离、天线故障隔离、频综器单元故障隔离、雷达系统故障隔离。

一种雷达快速综合检测方法，应用于所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，控制器设有操作界面，操作界面上设置测试项目选择按键和故障隔离操作按键，包括步骤：

使用射频电缆连接机载雷达和所述综合检测设备；

在操作界面上选择对应的测试项目选择按键；

所述综合检测设备根据所选择的按键，自动执行对应的测试流程，完成对机载雷达的综合测试，若测试结果显示机载雷达无故障，则输出测试结果，测试过程结束，若测试结果显示机载雷达存在故障，则分析故障现象，发出判断结果，进入下一步；

所述综合检测设备根据判断结果，自动执行调试流程，若调试结果通过，返回测试流程，重新测试，若调试结果不通过，综合检测设备根据判断结果和调试结果，自动执行对应的故障隔离流程。

优选地，所述在综合检测设备开启后，在执行测试项目前，先执行整机自检流程。

优选地，所述测试项目选择按键包括激励源频谱测试操作按键、发射单元频谱测试操作按键、接收单元测试操作按键、电源单元测试操作按键、内总线测试操作按键、制导信号测试操作按键、天线BIT信号测试操作按键、频综单元测试操作按键和目标模拟测试操作按键；

所述故障隔离操作按键包括整机故障隔离操作按键、处理单元故障隔离操作按键、发射单元故障隔离操作按键、接收单元故障隔离操作按键、电源单元故障隔离操作按键、天线故障隔离操作按键、频综器单元故障隔离操作按键、雷达系统故障隔离操作按键。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、高度集成化：

雷达快速综合检测设备内各功能部件均为模块化设计、体积小、重量轻，便于外场携带和使用。

2、快速综合检测技术：

雷达快速综合检测设备不仅能够对各个型号不同体制的雷达的频域特性、时域特性、目标搜索与跟踪特性、指令制导功能进行快速检测，同时能够和雷达进行不同总线形式的数据交互和通信，在对雷达进行综合检测的同时，获取雷达内部自检信息（BIT信息）用于辅助检测，极大的提高了雷达检测速度和准确性。

3、超宽工作频段：

现有的雷达检测设备多为某型雷达的定制化检测设备，其工作频段多为C\X\Ku波段中的一种，本发明的检测设备，其信号检测及目标模拟频段覆盖C\X\Ku，能够满足绝大多数机载雷达的工作范围；

4、宽温工作：

雷达快速综合检测设备采用宽温机箱及辅助加热模块，能够在温度低于5℃时自动加热，保证设备工作时，内部各模块能够正常工作，经实践验证，雷达快速综合检测设备系统的工作温度能够覆盖-40℃～55℃。

附图说明

图1为本发明提出的综合检测设备主机的结构示意图；

图2为信号分析仪组件、示波器和控制器通信的示意图；

图3为激励源频谱测试连接图；

图4为发射单元频谱测试连接图；

图5为制导信号测试连接图；

图6为电源单元测试连接图；

图7为内总线通讯模块的原理图；

图8为系统工作流程图；

图9为雷达目标模拟器模块的功能框图；

图10为雷达原位检测控制模块的功能框图；

图11为雷达故障隔离流程；

图12为综合检测设备的自检流程图；

图13为综合检测设备的自动测试流程图；

图14为接收单元测试连接图；

图15为内总线测试连接图；

图16为天线BIT信号测试连接图；

图17为频综器单元测试连接图；

图18为雷达目标模拟器测试连接图；

图19为以在故障检测过程中内总线通讯模块的处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细的说明。

本发明提供了一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备，整套雷达快速综合检测设备核心部分为检测设备主机，针对某型号雷达测试的主要功能由检测设备主机完成。考虑到通用化、系列化、组合化的设计，将检测设备主机设计为便携式PXI（PCI extensionsfor Instrumentation，面向仪器系统的PCI扩展）/PXIE（PXIExpress）/CPCI（CPCI为紧凑型CPI）混合机箱，机箱内部由PXI/PXIE控制器、各类PXI/PXIE通用仪表、各类PXI/PXIE通讯模块及CPCI目标模拟器构成，PXI/PXIE通用仪表由控制器通过PXI总线程序控制。

实施例一

本实施例提供一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备，包括检测设备主机、天线、支架和电缆，如图1所示为主机的结构示意图，包括基于PXI总线通讯的控制器、信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件、微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块、雷达目标模拟器模块和操作界面，以及与机载雷达之间设有连接电缆的接口转接板/信号转接单元。

其中控制器用于发出控制微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块和雷达目标模块器模块的指令，并读取信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件的测试数据，操作界面设有测试项目选择按键和故障隔离操作按键。图2为信号分析仪组件、示波器和控制器通信的示意图，射频开关模块即微波开关模块，将来自机载雷达的射频信号切换至检测设备对应的通路中，送入信号分析仪，且将射频信号送入检波器和示波器组件，进行检波处理和波形测试，本发明使用频段较宽的各功能组件，使整个检测设备能够实现较宽的工作频段，能够使信号检测及目标模拟频段覆盖C\X\Ku，满足绝大多数机载雷达的工作范围的要求。

1、本实施例的基于混合总线的雷达快速综合检测设备能够对雷达进行多种测试。详细介绍如下：

1.1、雷达内部射频信号（比如激励源频谱、发射单元频谱等）测试流程：

a)、如图3所示，飞机发出的激励源频谱，如图4所示，飞机发射输出的射频信号，通过信号转接板，接入微波开关模块；

b) 、控制器根据测试流程，控制微波开关模块切换不同通路，将信号送入信号分析仪组件；

c)、由信号分析仪组件完成信号测试；

d)、控制器读取测试结果，并进行判断是否在合格范围内。

1.2、雷达内部视频信号（比如制导信号等）测试流程如下：

a)、如图5所示，通过电缆连接雷达与信号转接板，将飞机发出的制导信号接入中频开关模块；

b) 、控制器根据测试流程，通过控制中频开关模块切换不同通路，将信号接入示波器组件；

c)、示波器组件完成信号测试。

1.3、雷达内部电压、电流、电阻等信号（来自监测口）测试流程如下：

a) 、如图6所示，通过电缆连接雷达监测口与信号转接板，将雷达内部电压、电流、电阻等信号接入矩阵开关模块；

b)、控制器根据测试流程，通过控制矩阵开关模块切换不同通路，将信号接入数字万用表组件；

c)、由数字万用表组件完成信号测试；

d)、控制器读取测试结果，并进行判断是否在合格范围内。

1.4、雷达内部串口、总线通讯信号（比如接收单元3个通道模值，天线BIT等）测试流程如下：

a)、 如图1所示，通过电缆连接雷达与信号转接板，将雷达内部串口信号、总线通讯信号与内总线信号分别接入串口通讯模块、1553B总线通讯模块和内总线通讯模块；

b)、 控制器根据测试流程，串口通讯模块、1553B通讯模块及内总线模块通过发送指定命令给雷达，并读取当前雷达状态信息；

c)、根据状态信息判断雷达各功能模块是否正常工作；

d)、控制器读取测试结果，并进行判断是否在合格范围内。

2、本实施例的基于混合总线的雷达快速综合检测设备的主机的硬件设计如下：

雷达快速综合检测设备在设计时充分考虑到要具有高可靠性和环境适应性，尽可能采用成熟的货架产品，易于安装、更换和维修。雷达快速综合检测设备的测试管理软件运行在Windows7系统操作环境下，以Qt、VS2017为开发平台，融系统调度、信号测量、数据管理为一体，具有设备自检、测试数据分析、数据管理、帮助等功能。雷达快速综合检测设备的人机界面使用简单、易学，操作过程中尽量减少人工主观干预。

检测设备主机是雷达快速综合检测设备的核心，用于提供被测雷达工作所需的激励、控制信号，并测试相应输出的电压、数字、模拟、微波等信号。

在对雷达测试需求以及测试资源分析的基础上，根据各设备的功能、性能指标要求及顶层设计文件中的设备清单，确定检测设备主机组成及选型。本实施例中，优选控制器采用PXI嵌入式控制器，信号源组件采用带有PXI射频信号发生器的PXIE-5654组件，信号分析仪组件采用PXIE架构的M9290A组件，微波开关模块采用M9156C组件，数字万用表组件采用基于PXI总线的AMC4312数字多用表，示波器组件采用AMC4336示波器，中频开关模块采用NI PXI-2593组件，矩阵开关采用基于PXI总线的AMC4614组件，串口通讯模块采用基于PXI总线的AMC5214C组件，1553B总线通讯模块采用基于PXI总线的AMC5207A组件。各器件详细介绍如下。

2.1、控制器

控制器选用AMC4198的PXI嵌入式控制器。该控制器采用 Intel® Corei7处理器，专为基于PXI的混合测试系统而设计，为各种测量测试应用提供一个稳定可靠的平台。通过结合Intel®Core™i7-3612QE 2.1GHz四核处理器和双通道8GB 1600MHz DDR3 内存，使得AMC4198非常适合用于处理器密集型模块化仪器和数据采集应用，它能够完美应对复杂的测试测量任务，同时极大缩减测试时间。

AMC4198连接和控制各类仪器提供丰富的接口，包括两个千兆以太网接口，用户可将其中一个用于LAN连接，另一个用于控制新一代LXI仪器；四个 USB 3.0 端口可用于连接一般外设、控制USB接口仪器以及高速数据传输，此外也可以应用双网口实现系统的网口冗余设计。AMC4198组合了各种仪器控制接口，采用可靠的机械及电气设计，满足测试系统的需求特性。

2.2、信号分析仪组件

信号分析仪组件主要功能如下：

a) 接收控制器命令，自动测试输入射频信号的信号频谱特性。对不同工作模式下雷达的发射频谱、激励频谱等信号特性进行自动化测试；

b) 接收控制器命令，自动测试输入射频信号的信号功率特性。对不同工作模式下雷达的发射信号功率、激励信号功率进行自动化测试。

信号分析仪组件采用德M9290A系列组件，该组件为PXIE架构，占用4个槽位。

根据信号分析仪的最大平均功率和峰值脉冲功率进行计算，该信号分析仪配合50dB耦合器及大功率微波负载，测试信号的最高功率能够达到80dBm，能够完超过100Kw 的微波信号功率测试。考虑到大功率微波负载的最高峰值功率和平均功率，预计能够测试的峰值功率超过10kW(占空比≤20%)、平均功率约为2Kw。

2.4、示波器组件

示波器组件选用AMC4336示波器。AMC4336 具有 300MHz 模拟带宽，通过双通道交织采样其最高采样速率可达 2GSa/s，单通道存储深度最高可达4GB。该模块具备极为灵活全面的触发功能，支持完整的A+B 触发功能、时间触发功能及触发释抑功能。配合主机和驱动软件，模块能方便地捕获和分析瞬态信号、宽带模拟信号，广泛适用于各种高速瞬态信号测量系统，如发动机测试、雷达测试、网络通讯测试、高频振动测试、工业过程测试等测试场合。

2.5、微波开关模块

微波开关模块采用是德M9156C，主要用于提供射频信号的输入/输出自动切换通道。

2.6、数字万用表组件

数字万用表组件选用AMC4312。AMC4312模块是基于PXI总线的6.5位数字多用表模块，模块具备对直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、二线电阻、四线电阻、频率 / 周期等信号量的测量，且有自动量程、程控校准、外部触发、过载保护等功能。该模块具有 6位半精度快速读数能力，这些能力赋予了模块更广的应用，可以极大地提高测试系统的吞吐量和降低测试成本。

2.6、信号源组件

信号源组件选用NI公司的PXIE-5654，该信号源组件可以生成连续波信号或基本标准调制格式，例如AM\FM\PM和脉冲。该PXI RF模拟信号发生器为紧凑的模块化PXI平台提供了射频信号发生器的功能，并可以与其他PXI模块化仪器组合在一起，设计用于雷达、RF集成电路等测试应用的自动测试系统。

2.7、中频开关模块M9146A

中频开关模块选用NI PXI-2593，提供中频信号的输入/输出切换通道。

2.8、矩阵开关模块AMC4614

矩阵开关模块选用AMC4614。AMC4614 是基于PXI 总线的4×64 高密度矩阵开关模块，模块选用寿命长、体积小、速度快的干簧继电器，继电器触点方式为双刀单掷方式。模块最多可实现4 路不同信号的输入或输出，可根据具体需求灵活选择通路，实现多路输出或输入。

2.9、串口通讯模块AMC5214C

串口通讯模块选用AMC5214C。AMC5214C 模块是符合通用异步串行通讯协议（可选择RS232/RS422/RS485 标准的驱动电路）的PXI 总线多串口通讯接口模块。该模块每个通道具有独立的光电隔离电路，模块内部提供灵活分配的大容量接收缓冲区，配合模块内嵌入式处理器协调处理各通道通讯工作，使得PXI 主机无需参与管理通讯过程，保证了所有通道相对实时的工作状态，简化了系统程序的控制过程，节省了主机的时间和资源。AMC5214C 适用于多种串行通讯总线标准的集成系统，以及测试开发多种串行通讯产品的应用需求。

2.10、1553B总线通讯模块AMC5207A

 1553B总线通讯模块选用AMC5207A模块。AMC5207A 是基于PXI总线的双通道多功能1553B 总线通讯接口模块，其1553B 总线协议IP 核，经多方应用验证具有可靠性高、容错能力强等优点。AMC5207A 可同时模拟仿真总线BC、31 个RT 和BM 工作方式，支持包括BC→RT，RT→ BC，RT→RT，广播以及模式码等消息格式。AMC5207A 采用双通道独立硬件通路的设计思路，在3U PXI 模块空间上实现同时测试仿真两个真实的多功能1553B设备。

2.11、内总线通讯模块

本发明中，基于PXI总线的雷达内总线通讯模块主要完成2个功能。

a) 模拟某型号雷达内部总线控制器（M0），通过模块控制子机（即机载雷达）运行，接收子机状态，完成数据信息的转换、寻址、传输和校验；

b) 模拟某型号雷达内部总线设备（SN），接收来自雷达处理单元的指令，将子系统状态（即雷达快速综合检测设备）返回给雷达处理单元，完成雷达数据信息的传输、校验、转换和组合。

内总线通讯模块包括接收模块、CPLD逻辑处理模块、RAM存储模块、单片机模块、输出模块；其中，

接收及电平转换模块，用于接收发送端的检测设备主机中的控制器或机载雷达的发送的输入信号，并对输入信号进行电平转换后发送至CPLD逻辑处理模块；

CPLD逻辑处理模块，用于对接收模块发送的信号进行逻辑处理，得到输入数据并发送给单片机模块和RAM存储模块；以及对单片机模块发送的输入数据的解析和运算结果进行逻辑处理，得到输出数据并发送给输出模块；

单片机模块，用于接收CPLD逻辑处理模块发送的输入数据，对输入数据进行解析和运算，并将输入数据的解析和运算结果发送给CPLD逻辑处理模块；

输出模块，用于接收CPLD逻辑处理模块发送的输出数据并进行电平转换，得到输出信号并发送给接收端的机载雷达或控制器。

如图7所示，内总线通讯模块包括接收及电平转换模块（如74FCT162244器件）、CPLD逻辑处理模块（如ZSPL1046器件）、RAM存储模块（如1DT71256器件）、单片机模块（如8031器件）、输出和电平转换模块（如74FCT162245器件）。

结合图3、图4以及图8所示系统工作流程图，内总线通讯模块用于单个单元（比如发射单元/发射分机）进行测试时，模拟雷达系统内部专用的总线环境，设置该单元的工作方式，并读取该单元在此类工作模式下的工作状态、工作参数进行判断。如图19所示为内总线模块能够实现的处理流程，以某型雷达发射单元检测为例，在故障检测过程中，内总线通讯模块逐步判断各种测试结果是否正确，及时得出对应的组件故障的结论（如组件1/组件2/组件3/组件4/组件5故障）。

2.12、雷达目标模拟器模块

如图9所示，本发明中，雷达目标模拟器模块为高度集成一体化设计，由频率综合单元、接收单元、雷达目标生成模块、发射单元、测频模块组成。

目标模拟器模块主要功能是产生独立双通道、双模拟目标输出.；配备目标模拟仿真软件，可设置目标的静止、运动状态，目标速度、加速度、目标距离等参数，可设置多场景参数，快速搭建场景目标；可用于飞机在各环境条件下（无特定场地要求），无需开启雷达发射，对机上雷达目标搜索、跟踪等功能进行检测。

雷达激励信号通过射频电缆注入目标模拟器模块，经过接收单元，将射频信号下变频为中频信号，采用数字射频存储技术，生成两路独立的具有模拟目标速度、距离、幅度等参数信息的回波信号，再通过两路发射单元，将其上变频至射频信号，经由发射天线，通过空间辐射的方式，输出给雷达天线接收，实现为雷达提供目标模拟的功能。

本发明中目标模拟器包含有测频模块，能够在被动接收雷达信号条件下，无需人工置频即可自动实时检测及适配雷达工作频率。测频模块采用瞬时测频技术，利用微波信号的干涉现象，采用自相关技术进行测频，本方案为了达到较高的测频精度，采用多个相关器并型将工作频段分得足够细，将各路相关器的输出，进行相检和量化，得到的数据经过去模糊后合成，最终得到测频数据。

2.13、温控单元

为保证设备在-40℃低温能够正常工作，本发明设计了温控单元，温控单元集成在系统机箱内。温度控制系统是以单片机为控制核心，铂电阻为温度测量元件，继电器为驱动控制器件的自动控制系统。系统由单片机采集温度信号后，根据系统默认的或客户订制的温控曲线，通过准确的逻辑判断，及时驱动加热单元或散热单元，进而实现温度控制。

温度控制系统除了自动控制功能外，根据实际使用需求，可附带手动控制功能，由手控开关执行控制操作。手控方式可完成除了温控曲线以外的所有功能，还可以用于对硬件电路及电气线路的检测排查。

温控单元的采集系统以单片机为核心，利用平衡电桥方式取得温度传感器上的电压变量，经集成运放电路放大处理之后送入单片机。通过单片机A/D转换通道将温度模拟信号转换为数字信号，然后再进行数值转换、滤波后，最后经过数据分析、逻辑判断，进而实现加热或散热的控制功能。

温度控制系统是以单片机为控制核心，铂电阻为温度测量元件，继电器为驱动控制器件的自动控制系统。系统由单片机采集温度信号后，根据系统默认的或客户订制的温控曲线，通过准确的逻辑判断，及时驱动加热单元或散热单元，进而实现温度控制。

为满足AC220V/50Hz与AC115V/400Hz分别供电时加热器加热功率的一致性，智能温度控制系统使用两只完全相同的加热器，当供电电源为AC220V/50Hz时，两个加热器串联连接；当供电电源为AC115V/50Hz时，两个加热器并联连接，最终实现加热功率的一致性。加热器的串并联切换操作由温控单元内部电路实现。

2.14、宽温机箱

宽温机箱采用PXIe和3U-CPCI混合总线背板。机箱结构合理,符合PXI Express硬件规范，支持PCIe Gen2.0 标准5Gbps 通讯速率，最大系统带宽达到8GB/s。提供1000W 输出的高可靠性电源，支持远程/ 本地智能电源控制。具有全面的系统监测功能，能够对系统内温度、电压、时钟、风扇转速进行全面监测，并提供易用的用户界面。支持超温自动报警，并能够设置报警温度、风扇转速、电压范围等报警参数。

2.15、信号转接板

信号转接板主要用于将输入信号进行分类和梳理，并最终将信号分类接入所需设备。

信号转接板位于机箱背面，根据系统需求，其输入信号包含射频信号、中频信号、网络信号、串口通讯信号、电流电压等信号。

2.16、电缆及附件

电缆主要需求为控制电缆、供电电缆及射频电缆。

控制电缆及供电电缆采用军用连接器和全信的军用航空线缆，耐高低温，能够满足系统使用需求。

射频电缆采用军用航空级传输电缆，环境适应范围为：-60℃～200℃，抗磨损性能强，极大程度避免了在使用过程中出现的“极易磨损”、“保护层极易冻裂”、“极易老化”等问题。

在本发明中，雷达快速综合检测设备包含10台模块式PXI总线仪器，1台PXI控制器，设备量极大。系统中所使用的仪表设备资源，无论是通用仪表还是专用设备，都采用PXI标准仪表控制总线。同时考虑到外场可能的扩展性需求，可以使用网线超远程控制设备运行。而且对所有专用设备进行了通用化设计，使用者不需要了解专用设备的设计，只要使用通用程控命令，就能完成远控。如：在内总线通讯模块中包括单片机、通讯模块、控制模块等器件。在以往的设计中，这些器件的控制信号汇集在一个多芯的插座上，不同使用者必须了解内总线通讯组件的设计、制作相应的控制电缆并提供相应的电源、数字控制信号才能进行操作，扩展性差。现将内总线作为专用设备通过PXI总线连接到控制器，使用者不需要制作另外的硬件设备，只要设计不同的控制程序就可以实现各自所需的操作。

二、实施例二

本实施例提供一种雷达快速综合检测方法，应用于实施例一中的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其控制器设有操作界面，操作界面上设置测试项目选择按键、目标模拟操作按键和故障隔离操作按键，包括检测步骤：

使用射频电缆连接机载雷达和所述综合检测设备；

在操作界面上选择对应的测试项目选择按键或目标模拟操作按键；

所述综合检测设备根据所选择的按键，自动执行对应的测试流程，完成对机载雷达的综合测试，若测试结果显示机载雷达无故障，则输出测试结果，测试过程结束，若测试结果显示机载雷达存在故障，则分析故障现象，发出判断结果，进入下一步；

所述综合检测设备根据判断结果，自动执行调试流程，若调试结果通过，返回测试流程，重新测试，若测试不通过，综合检测设备根据判断结果和调试结果，自动执行对应的故障隔离流程。

具体地，测试项目包含：整机测试、天线单元测试、发射单元测试、处理单元测试、接收单元测试、电源单元测试和频综器单元测试等，测试项目设有对应的测试项目按键。

测试前允许进行项目选择和是否自动运行，测试过程将按操作者选择的额试序列，单步或自动执行，系统根据雷达测试信息（BIT），仪表测试数据以及人工干预综合诊断调试项目是否通过，遇到故障将停留在故障界面，由操作者进行调试，如仍无法通过，将建议进行故障隔离，整个雷达系统测试流程框图10所示。

详细介绍各项功能如下。

1、故障隔离功能

故障隔离功能包含：整机的故障隔离、天线单元故障隔离、发射单元故障隔离、处理单元故障隔离、接收单元故障隔离、电源单元故障隔离和频综器单元故障隔离。 其雷达故障隔离流程如图11所示，UUT是unit under test的缩写，表示被测试模块。由于雷达的复杂性，如何在有限的测试接口提高故障隔离的准确性，实现原位测试系统最终期望的隔离到单独LRU的概率大于95％。

故障隔离是根据雷达测试信息（BIT），仪表测试数据以及人工判断综合诊断，将故障隔离到1个或多个LRU（SRU）。本发明的雷达快速综合检测设备在对雷达进行综合检测的同时，获取雷达内部自检信息（BIT信息）用于辅助检测，极大的提高了雷达检测速度和准确性。雷达的BIT（built in test equipment机内测试设备）是一种依靠雷达内各模块自身的电路和程序完成故障诊断、故障隔离的技术，其能够对系统内部的障碍进行自动检测、诊断和隔离，从而提高雷达的故障诊断效率和准确性，降低维护费用。受限于当前的技术、设备的体积等条件，雷达自身的BIT检测设计中虚警率很高，影响设备的使用效能和操作人员对设备BIT信息的信任。虽然雷达的BIT虚警率高，但其本身包含很多的有效信息，雷达快速检测设备能够利用雷达BIT内包含的信息，进行针对性的检测，将BIT的信息与设备功能及性能的专项检测功能结合，提高雷达的检测速度和准确性。

2、系统测试功能

2.1、系统自检测试

如图12所示，系统自检包括系统仪表的自检和系统硬件本身的闭环自检。目的是为了保证系统仪表和硬件正常，确保测试结果有效。操作步骤如下：

f)在操作界面的测试项目栏，勾选“系统自检测试”；

g)按照系统提示栏的提示，进行系统自检。

系统自校准

系统自校准功能主要针对测试系统的微波通道。微波测试时，存在测试通道损耗，影响系统测试的准确性，故在程序中加入对微波通道的自动校准功能，并将测试损耗保存到数据库中，在测试过程中，程序会自动从数据库中提取相应数据并补偿到测试结果中，这样增加了系统测试的准确性和可靠性。操作步骤如下：

在操作界面的测试项目栏，勾选“系统自校准”；

按照系统提示栏的提示，进行系统自校准。

2.2、系统测试前准备工作

测试前雷达准备：

1)飞机接地；

2)冷风车停放在指定位置，飞机供风口连接冷风车出风口；

3)连接飞机供电电缆。

测试前原位检测系统准备工作：

1)用接地线连接原位测试分系统的端子到接地点；

2) 使用交流220V/50Hz电源给雷达快速综合检测设备供电，查看电源指示灯，如指示灯为“黄色”，表示外接电源正常；如指示灯不亮，表示外接电源故障，需要检查电源供电和连接；

3)打开雷达快速综合检测设备；

4) 双击桌面上的“XX雷达快速综合检测设备”软件图标（即操作界面），启动测试软件。

2.3、系统测试

完成上述准备工作之后，可进入系统测试步骤，图13所示为综合检测设备的自动测试流程图。

2.31、激励源频谱测试

如图3所示，将飞机ATE接口与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“激励源频谱测试”；

点击开始测试，控制器通过RS232串口发送控制指令给雷达，同时控制雷达输出指定波形、指定频点的激励信号；

控制器控制微波开关模块置于指定通路，将激励信号传输给信号分析仪组件进行测试，测试结果通过PXI总线传输给控制器并在操作界面显示；

2.32、发射单元频谱测试

如图4所示，将飞机ATE接口与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“发射单元频谱测试”；

控制雷达ICP的“天线-断-负载”开关置于“负载”位置；

点击开始测试，控制器调用雷达接口函数，通过飞机ATE接口发送控制指令给雷达发射单元，控制雷达发射单元输出指定波形、指定频点的发射频谱信号；

控制器控制微波开关模块置于指定通路，将发射频谱信号传输给信号分析仪组件进行测试，对发射频谱信号的相位噪声、杂散等进行测试，结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示。2.33、制导信号测试

如图5所示，将飞机ATE接口与雷达快速综合检测设备相联。

勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“制导信号测试”；

点击开始测试，控制器调用雷达接口函数，通过飞机ATE接口发送控制指令给雷达处理单元，雷达处理单元输出指定制导信号脉冲；

控制器控制中频开关模块置于指定通路，将制导信号传输给示波器组件进行测试，对CC信号、制导通讯信号、状态信号、脉冲参数等进行测试，结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示。

2.34、电源单元测试

如图6所示，将电源单元与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“电源单元测试”；

控制雷达ICP的“天线-断-负载”开关置于“负载”位置；

点击开始测试，控制器控制数字IO模块发送控制脉冲信号给电源单元，控制雷达电源单元开机；

控制器控制矩阵开关模块置于指定通路，将电压、电流等信号送入数字万用表组件，由数字万用表组件进行测试，结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示。

2.35、接收单元测试

如图14所示，将飞机ATE接口、接收单元与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“接收单元测试”；

点击开始测试，控制器调用雷达接口函数，通过飞机ATE接口发送控制指令给雷达处理单元，雷达处理单元控制接收机处于相应工作状态，控制器通过RS232串口读取接收机3个通道模值、TR管状态值，根据数值判断接收机是否正常，并将结果在操作界面显示；

 控制器依次控制微波开关模块置于指定通路，将接收机BIT信号传输给信号分析仪组件进行测试，对接收BIT信号进行测试，结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示。

2.36、内总线测试

如图15所示，将电源单元与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“内总线测试”；

点击开始测试，内总线通讯模块通过信号转接板给处理单元发送指定命令，处理单元接收该命令，并返回相应参数；

控制器与处理单元之间进行数据通信，获取当前内总线返回参数值，并通过参数值范围判断处理单元内总线通讯功能是否正常。

2.37、天线BIT信号测试

如图16所示，将飞机ATE接口、天馈伺单元与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“天线BIT测试”；

点击开始测试，控制器调用雷达接口函数，通过飞机ATE接口发送控制指令给雷达处理单元，雷达处理单元控制天线BIT开关置于指定状态；

控制器控制微波开关模块置于指定通路，将天线BIT信号传输给信号分析仪组件进行测试，结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示。

2.38、频综器单元测试

如图17所示，将飞机ATE接口、频综器单元与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“频段为C/X/KU波段的各型雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“频综器单元测试”；

点击开始测试，控制器调用雷达接口函数，通过飞机ATE接口发送控制指令给雷达频综器单元，雷达频综器单元输出指定频点的射频信号；

 控制器控制微波开关模块置于指定通路，将频综器输出的射频信号传输给信号分析仪组件进行测试，测试结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示

2.39、目标模拟测试

如图18所示，将飞机ATE接口、雷达激励信号与雷达快速综合检测设备相联。

打开操作界面，勾选“XX飞机雷达测试”，并在测试条目下依次勾选“项目测试”-“目标模拟测试”；

点击开始测试，控制器调用雷达接口函数，通过飞机ATE接口发送控制指令给雷达频综器单元，雷达频综器单元输出指定频点的射频信号；

控制器控制微波开关模块置于指定通路，将频综器输出的射频信号传输给目标模拟器模块进行目标模拟，输出的目标信号通过天线辐射给雷达；

控制器控制雷达搜索、跟踪并截获雷达，测试结果通过PXI总线传输给控制器，并在操作界面显示。

雷达快速综合检测设备不同于以往单一的自动测试设备，它是一套满足频段为C/X/KU波段的各型雷达整机及单元原位测试、定检和故障隔离的多功能，一体化的测试保障系统。既要考虑保证整机及单元性能的验收项目、调试方法、排故手段，还要考虑满足验收调试的硬件支撑，工序的合理性，可操作性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于混合总线的雷达快速综合检测设备，用于对机载雷达进行测试，其特征在于，包括检测设备主机、天线、支架和电缆，所述检测设备主机包括基于PXI总线通讯的控制器、信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件、微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块、雷达目标模拟器模块和操作界面，以及与机载雷达之间设有连接电缆的接口转接板；

所述控制器用于发出控制微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块和雷达目标模块器模块的指令，并读取信号源组件、信号分析仪组件、示波器组件、数字万用表组件的测试数据；

所述接口转接板通过电缆连接微波开关模块、中频开关模块、矩阵开关模块、串口通讯模块、1553B总线通讯模块、内总线通讯模块和雷达目标模块器模块；

所述微波开关模块用于接收机载雷达发出的雷达信号中的射频信号和中频信号，并将射频信号或中频信号传送给信号分析仪，通过信号分析仪分析所述射频信号或中频信号的频谱特性和功率特性；

所述中频开关模块用于接收机载雷达发出的雷达信号中的视频信号，包括制导信号，并将所述视频信号接入示波器组件；

所述矩阵开关模块用于接收机载雷达发出的雷达信号中的低频信号，包括电压、电流和电阻信号，并将所述低频信号接入数字万用表组件；

所述串口通讯模块用于传递控制器和机载雷达之间的串口信号，包括RS232和RS422串口信号；

所述1553B总线通讯模块用于传递控制器和机载雷达之间的1533B总线信号；

所述内总线通讯模块用于模拟机载雷达内部总线控制器和模拟机载雷达内部总线设备，以及用于传递控制器和机载雷达之间的内总线信号，内总线通讯模块设有单片机和通讯模块；

所述雷达目标模拟器模块用于传递控制器和机载雷达之间的雷达激励信号和雷达参考信号。

2.根据权利要求1所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，所述内总线通讯模块包括接收模块、CPLD逻辑处理模块、RAM存储模块、单片机模块、输出模块；其中，

所述接收及电平转换模块，用于接收发送端的检测设备主机中的控制器或机载雷达的发送的输入信号，并对输入信号进行电平转换后发送至CPLD逻辑处理模块；

CPLD逻辑处理模块，用于对接收模块发送的信号进行逻辑处理，得到输入数据并发送给单片机模块和RAM存储模块；以及对单片机模块发送的输入数据的解析和运算结果进行逻辑处理，得到输出数据并发送给输出模块；

单片机模块，用于接收CPLD逻辑处理模块发送的输入数据，对输入数据进行解析和运算，并将输入数据的解析和运算结果发送给CPLD逻辑处理模块；

输出模块，用于接收CPLD逻辑处理模块发送的输出数据并进行电平转换，得到输出信号并发送给接收端的机载雷达或控制器。

3.根据权利要求1所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，所述雷达目标模拟器模块包括频率综合单元、接收单元、雷达目标生成模块、发射单元、测频模块，来自C波段、X波段或KU波段的机载雷达的雷达激励信号通过射频电缆注入雷达目标模拟器模块，经过接收单元，将射频信号下变频为中频信号，雷达目标生成模块采用数字射频存储技术，生成两路独立的具有模拟目标速度、距离、幅度信息的回波信号，再通过两路发射单元上变频至射频信号，频率综合单元向接收单元和发射单元提供本振信号，天线将发射单元输出的射频信号以空间辐射的方式，输出给机载雷达的天线接收。

4.根据权利要求1所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，所述控制器采用PXI嵌入式控制器，信号源组件采用带有PXI射频信号发生器的PXIE-5654组件，信号分析仪组件采用PXIE架构的M9290A组件，微波开关模块采用M9156C组件，数字万用表组件采用基于PXI总线的AMC4312数字多用表，示波器组件采用AMC4336示波器，中频开关模块采用NI PXI-2593组件，矩阵开关采用基于PXI总线的AMC4614组件，串口通讯模块采用基于PXI总线的AMC5214C组件，1553B总线通讯模块采用基于PXI总线的AMC5207A组件。

5.根据权利要求1所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，所述综合检测设备还包括温控单元和宽温机箱，宽温机箱中设有电源、风扇，以及用于安装各器件的背板，背板采用PXIe和3U-CPCI混合总线背板。

6.根据权利要求1所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，所述雷达快速综合检测设备用于实施测试项目和故障隔离项目，测试项目包括激励源频谱测试、发射单元频谱测试、接收单元测试、电源单元测试、内总线测试、制导信号测试、天线BIT信号测试、频综单元测试和目标模拟测试；

所述故障隔离项目包括整机故障隔离、处理单元故障隔离、发射单元故障隔离、接收单元故障隔离、电源单元故障隔离、天线故障隔离、频综器单元故障隔离、雷达系统故障隔离。

7.一种雷达快速综合检测方法，应用于权利要求1至6任一所述的基于混合总线的雷达快速综合检测设备，其特征在于，控制器设有操作界面，操作界面上设置测试项目选择按键和故障隔离操作按键，包括检测步骤：

使用射频电缆连接机载雷达和所述综合检测设备；

在操作界面上选择对应的测试项目选择按键；

所述综合检测设备根据所选择的按键，自动执行对应的测试流程，完成对机载雷达的综合测试，若测试结果显示机载雷达无故障，则输出测试结果，测试过程结束，若测试结果显示机载雷达存在故障，则分析故障现象，发出判断结果，进入下一步；

所述综合检测设备根据判断结果，自动执行调试流程，若调试结果通过，返回测试流程，重新测试；若调试结果不通过，综合检测设备根据判断结果和调试结果，自动执行对应的故障隔离流程。

8.根据权利要求7所述的一种雷达快速综合检测方法，其特征在于，所述综合检测设备开启后，在执行测试项目前，先执行整机自检流程。

9.根据权利要求7所述的一种雷达快速综合检测方法，其特征在于，所述测试项目选择按键包括激励源频谱测试操作按键、发射单元频谱测试操作按键、接收单元测试操作按键、电源单元测试操作按键、内总线测试操作按键、制导信号测试操作按键、天线BIT信号测试操作按键、频综单元测试操作按键和目标模拟测试操作按键；

所述故障隔离操作按键包括整机故障隔离操作按键、处理单元故障隔离操作按键、发射单元故障隔离操作按键、接收单元故障隔离操作按键、电源单元故障隔离操作按键、天线故障隔离操作按键、频综器单元故障隔离操作按键、雷达系统故障隔离操作按键。

10.根据权利要求7所述的一种雷达快速综合检测方法，其特征在于，所述雷达快速综合检测设备在对雷达进行综合检测的同时，获取雷达内部自检BIT信息，用于辅助检测。

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