运载火箭安控装置通用化自动测试系统的设计与实现

孙斯亮+张睿+汪小丽+鲁毅

摘要：为了兼容不同型号安控装置测试，进一步提高测试效率，提出了一种运载火箭安控装置通用化测试系统。该系统采用模块化、集成化、通用化设计，实现了对不同型号安控装置的通用化自动测试。

关键词：安控装置；测试系统；设计

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）09-0167-01

传统设计中，运载火箭安控装置分为两个独立设备，一个是有线控制、接收及执行装置，一个是无线指令接收装置，测试需求差异巨大，测试系统相对独立。新一代运载火箭安控装置实现了上述两台设备功能，测试需求更为复杂，传统测试系统效率低下，已经无法满足测试需求。在新一代安控装置进入批产的背景下，研制具备集成化、自动化、无人化、通用化的测试系统有着重要意义。

本文提出了一种运载火箭安控装置通用化自动测试系统，通过PXI平台及模块化设计为安控装置提供包含影频的可调无线指令上行信号、有线控制信号、可调供电电压、数据通信、数据采集、处理、显示、存储和回放等功能。通过通用化设计实现了对多个型号安控装置各阶段的全自动测试及数据判读。

1 方案设计

运载火箭安控装置通用化自动测试系统采用模块化设计，主要包括：PXI平台、多功能调理模块、电源模块、射频信号发生模块与频率合成模块五种模块组成，其中，PXI平台完成数据处理及信号控制，多功能调理模块完成控制信号输出、遥测信号隔离/共地采集、供电控制、产生码源调制信号、数据通讯及阻值测试，电源模块完成对内部模块及被测单机供电，射频信号发生模块生成时钟信号与频率功率可调中频信号，频率合成模块将码源调制信号调制至由时钟信号倍频产生的本振信号，并与中频信号进行频率合成，输出频率功率可调无线指令上行信号和影频信号。本方案采用模块化设计，根据不同需求，使用一套或多套射频信号发生模块和频率合成模块完成一路或多路射频输出要求。图1为整机的功能框图。

1.1 PXI平台

PXI平台以PXI总线协议为架构选用4U机箱、PXI计算机、PXI背板、模块电源组成，通过PXI背板完成对PXI模块的数据通讯与供电，PXI计算机操作系统安装专用测试软件完成数据处理及信号控制。

专用测试软件基于LabVIEW软件平台设计，主要分为设置模块、控制模块、数据模块、通讯模块四个部分，设置模塊实现网口远控指令解析设置、数据判读设置、显示控件定义、数据处理设置、延时计算设置、指令密码设置、指令信号调制设置等自定义设置。控制模块根据设置实现自动化定时执行操作，根据反馈信号自动完成接收灵敏度、频率动态范围、功率动态范围、延时精度、电源拉偏、指令密码安装，指令执行等测试。通讯模块实现自由设置串口、网口、有线等通讯接口，实现不同型号被测单机测试通用化。数据模块根据设置自动完成数据处理、显示、存储及超差判读，测试完成后直接根据设置生成测试报表。

1.2 多功能调理模块

多功能调理模块主要由信号调理单元、信号采集单元、信号输出单元和接口电路组成。信号调理单元通过采样功率电阻、放大芯片、分压电路、线性光耦、运算放大器完成信号调理；采集单元采用多路复用开关、程控放大器、模数转换芯片、FPGA及PXI接口芯片完成对调理后信号的采集；信号输出单元分为模拟输出及数字输出，模拟输出由PXI平台通过PXI接口芯片、FPGA、数模转换芯片输出，一路控制电源模块输出电压，另一路根据设置产生码源调制信号；数字输出通过PXI接口芯片与FPGA输出电平二进制信号控制内部继电器组完成各路信号通断控制，并对外输出可控触点信号。

1.3 电源模块

电源模块主要由输入整流滤波电路、DC-DC转换电路、输出滤波电路、+24V～+33V调节电路。输入整流滤波电路将输入交流220V转换为直流300V电压；DC-DC转换电路将直流300V电压转换成两路直流电压，其中一路为固定28V供电经输出滤波电路输出，第二路通过多功能调理模块外加电压及调节电路实现+24V～+33V可调电压输出。

1.4 射频信号发生模块

射频信号发生模块生成两路信号，一路10MHz时钟信号直接由晶振电路产生，另一路中频信号由上述信号经程控DDS频率合成器、程控PLL频率合成器合成和分段滤波产生，上述器件由PXI平台通过PXI接口芯片和FPGA进行程控，实现中频信号频率幅度的自定义调节。

1.5 频率合成模块

频率合成模块将射频信号发生模块产生的10MHz时钟信号通过频率锁相源和带通滤波器倍频锁相合成100MHz本振信号，本振信号作为码源调制信号载波产生调制本振信号。调制本振信号与中频信号进行混频并通过放大器、功分器生成两路射频信号，根据无线上行指令频率及影频频率分别使用带通滤波器进行滤波产生无线指令信号及影频信号，两路信号通过合路器、放大器进行合成放大，通过检波器产生频率指示供多功能调理模块进行采集，通过低通滤波器形成含有影频与无线指令的频率幅度可调上行信号。

2 结语

本文介绍的运载火箭安控装置通用化自动测试系统，基于PXI平台实现了运载火箭安控装置测试的通用化、一体化、自动化、无人化，该系统通过不同的测试电缆及软件设置可以对新旧两代多型号安控装置进行自动化测试，降低了各阶段测试成本，提高了测试精度及测试覆盖性。

参考文献

[1]周荣，任振，陈樑.外测安全系统控制台设计及实现[J].数字技术与应用，2016，（2）：149.

[2]吴立勋.外测与安全系统[M].宇航出版社，1994.endprint