隨著雷達改進型空空導彈系統的研制工作開展，為了保障型號研制的順利進行，研制雷達改進型導彈總體性能測試系統(以下簡稱測試系統)是十分必要的。本文是一篇發表省級論文范文，主要論述了雷達改進型導彈測試系統設計與實現。

　　摘 要：針對科研階段導彈測試設備需要便于運輸、測試覆蓋全面、測試方式靈活等需求，本文給出了基于PXI總線的雷達改進型導彈總體性能測試系統的設計，重點闡述了小型化測控系統設計、高密度電源系統設計、智能化導引頭目標模擬器和引信目標模擬器等設計，最后介紹了系統實現的效果及特點。經使用表明，系統運行可靠，達到了小型化、智能化、使用靈活和便于擴展等設計目標，取得了較好的使用效果。

　　關鍵詞：導彈測試,PXI總線,目標模擬,小型化,智能化

　　1 引言

　　設備能夠滿足全面覆蓋雷達改進型空空導彈科研階段的各種測試要求，并且運輸方便、使用靈活，測試系統充分采用小型化、通用化等設計，對導引頭目標模擬器和引信目標模擬器等組件進行智能化設計，使測試系統整體達到便攜化、通用化和使用靈活，能夠全面滿足科研階段的各種測試需求[1]。

　　2 系統總體設計

　　測試系統采用便攜式減振機箱的結構形式，主要由測試控制柜、電源柜兩個14U高度的減振機箱(較好地滿足人機工程要素)以及專用測試組件(包括引信目標模擬器、導引頭屏蔽罩、引信天線帶、舵機解鎖單元等)組成。測試系統采用PXI總線控制，在保證設備高可靠性的同時，設計中充分采用測控領域的最新成果，并進行了模塊化、小型化、通用化設計，利用先進的測試技術，做到使設備操作方便，維護簡單，便于使用。

　　兩個減振機箱按功能又分為電源柜和測試控制機柜。電源柜除提供導彈測試所需的電源外，還提供測試系統本身所需的設備供電;另外，電源機柜還具有導彈供電電壓、電流監測、過壓和過流保護功能。測試控制機柜是整個測試設備的控制中樞，主要包括PXI測試系統(集成主控計算機)、KVM顯示器單元、信號轉接及自檢單元、無線電修正通道模擬高頻單元、導引頭目標模擬器等。

　　在整個導彈測試過程中，測試控制柜控制產生導彈測試所需的激勵信號，調理和檢測導彈的輸出信號，保證測試過程按設定的測試流程進行。在測試結束，給出測試結果，并記錄測試數據;對測試不合格的導彈，能夠給出不合格項報表，并將故障定位到艙段。測試系統組成見圖1。

　　圖1 測試系統組成框圖

　　3 設計實現

　　下面著重對雷達改進型導彈測試系統小型化設計、智能化組件設計及改進設計部分進行介紹。

　　3.1 測控系統

　　測控系統是整個導彈測試系統的核心，用來控制向被測導彈加電、裝定飛行任務參數、完成各個測試單元的統一調度和測試時序控制、電源監控、產品保護、測試數據建檔、打印等功能。

　　為了減小設備的體積以方便運輸和使用，測試系統采用PXI控制總線，通過PXI總線零槽控制器(嵌入式主控計算機)對PXI總線中各功能模塊及單元進行控制，系統的PXI控制器選用NI公司的PXI-8106嵌入式控制器，PXI機箱選用14槽PXI-1044機箱。

　　相對于原來的VXI總線控制系統，PXI總線在數據的傳輸速率、兼容性、互操作性、尺寸和結構等方面都顯示了較大優勢， 在VXI控制系統中僅VXI機箱的高度就達到8U，相對于VXI控制總線PXI控制機箱及嵌入式主控計算機的高度僅3U，大大減少了設備的體積[2]。

　　3.2 產品供電系統設計

　　3.2.1 產品供電電源設計

　　供電系統為產品測試提供所需的產品電源和設備所需的設備電源，主要功能如下：

　　a.按要求提供產品測試所需的各路直流電源和系留彈測試所需的交流電源;b.完成產品供電的實時監測，具備對電源輸出二次保護;c.具有應急斷電功能。

　　為減小設備體積，增加電源的通用化，通過對TDK-LAMBDA電源的紋波、諧波能量及開關頻率的試驗和分析，經型號線確認后測試系統均采用TDK-LAMBDA公司和安捷倫公司的高密度程控模塊電源。整個電源系統采用通用化設計，電源高度12U，可以集中安裝在一個減振機箱中，大大減小電源體積(由原來需要雷達型導彈測試設備2-3個電源機箱減少到1個)。除能夠滿足雷達改進型導彈(包括系留彈、戰斗彈、訓練彈等)的測試，還可以兼容其它主要型號導彈測試供電。

　　3.2.2 電壓和電流監測及保護

　　雖然選用電源都具有過流保護功能，但對于產品來說，如果其中一路供電出現異常而不及時切斷全部產品供電，會對產品造成損害，后果嚴重。電源監測電路的功能就是對產品電源的電流輸出狀態進行監控，采用電流互感器將電流值變換為電壓值，進入檢測比較電路。當有任一路電流或電壓檢測門限值超出規定值時快速切斷全部產品供電繼電器，并給出警告信號，達到全面保護產品的目的。保護電路全部由硬件電路實現以保證快速性，實現電路見圖2。

　　圖2 電壓/電流檢測單元電路原理圖

　　當有過流或過壓信號時，通過電壓比較器實現輸出階躍，觸發兩路可控硅。其中一路實現切斷產品供電回路控制總電源;另一路實現過流電路的記憶確認，通過指示燈指示出具體哪一路電源故障，方便測試的排故。

　　3.3 導引頭目標模擬器設計

　　相對于雷達型導彈，雷達改進型導彈采用了寬帶跳頻抗干擾設計，同時具有高重頻、中重頻工作模式，中重頻測距功能等先進技術，雷達型導彈目標模擬器已經不能滿足雷達改進型導彈的測試需求。

　　由于科研階段產品要完成聯試、排故及技術驗證等各種測試，要求導引頭目標模擬器應使用靈活，可以獨立適應各種測試需求。所以模擬器采用射頻存儲的回波信號模擬方式，對導引頭射頻信號下變頻后利用高速A/D對中頻信號進行射頻存儲，利用FPGA對采樣數據進行數字處理，完成多普勒信號的調制和數字濾波等處理[3-4]。 　　導引頭目標模擬器和上位機只需要通過RS-422總線接口進行信息和數據交互，完成模擬器初始參數的設定和模擬器工作信息的反饋，實現方式如圖3所示。

　　目標模擬器利用下變頻接收通道，經兩次混頻、濾波后，變為中頻信號;然后，在信號處理產生分系統中利用高速ADC對中頻信號進行高速采樣，數字化后的輸入信號在數字信號處理單元中進行目標回波的信息調制。兩路調制生成信號由對應的高速DAC完成數模轉換，DAC輸出信號隨后經對應的上變頻通道，進行與接收過程對應的兩級混頻、濾波，形成與雷達頻率相同、相位相參的射頻回波信號。

　　該方案靈活性較高、擴展性強(僅通過更改模擬器軟件可以增加目標距離拖引、速度拖引等測試項目)，能夠單獨模擬一個目標回波也可以同時模擬兩個目標回波，并且兩個目標回波的距離、速度、加速度和回波能量等可實時控制，完成單目標試驗、雙目標試驗、目標+欺騙式干擾試驗等多種試驗。

　　3.4 引信目標模擬器

　　為了更加真實的模擬彈目交會時目標回波脈沖，雷達改進型引信目標模擬器在保持目標回波多普勒脈沖連續同時，增加了回波的多普勒脈沖數量可任意設置等要求。

　　為了簡化接口，提高使用靈活性，新引信目標模擬器采用單片機控制系統，模擬器和上位機控制采用RS-422總線通信，引信模擬器根據上位機發送的多普勒脈沖數量、回波功率等初始工作參數獨立完成引信目標回波模擬功能，實現原理如圖4所示。

　　模擬器控制采用PIC32MX795F512L為主控芯片，根據上位機發送的控制參數由主控芯片的輸出比較模塊產生一路PWM信號，通過寫PRx寄存器來設定PWM的周期，該比較模塊配置成PWM工作模式時，采用主鎖存器和輔助鎖存器，能夠使PWM電平跳變無毛刺，提高了PWM信號的品質。PWM信號通過波形變換電路，會產生定周期的鋸齒波信號，并隔離出同周期的同步方波信號，鋸齒波信號加載到邊帶調制模塊上，同步方波信號傳給主控芯片的外部計數器上，對鋸齒波的數量進行控制，從而控制回波的多普勒脈沖數量。

　　3.5 并行數據驅動改進設計

　　在導彈測試中，由于導彈送出的并行數據信號驅動能力較弱，不適合較長距離的傳輸，當傳輸距離超過3米時，數據信號衰減較大，信號的波形明顯變差，導致數據誤碼率增加，同時還會影響導彈的正常工作。而測試系統由于要兼顧產品溫度及振動多種測試，測試電纜長度要求大于6米。

　　改進在原有定型的并行數據接收板不做改動的原則下對產品發出的并行數據進行調理，在前端增加光耦首先進行光電隔離，杜絕對產品產生的影響，然后把并行數據的信號轉換成適合長距離傳輸的差分信號，增加信號的驅動能力。試用光耦A2630進行光電隔離，能夠滿足并行數據500K的通信速率，同時其導通電流較小，低于導彈信號輸出驅動10mA，選用芯片SN75174進行差分轉換提高信號驅動能力和傳輸距離。

　　整個驅動板安裝在金屬盒內，體積小，非常適合直接加裝在遙測電纜的前端。BMK驅動使用示意如圖5所示。

　　使用驅動電路對導彈并行數據信號進行隔離、驅動增強，消除對導彈的信號干擾，解決了測試導彈時并行數據不能長距離傳輸的問題，在其它型號和非標測試設備上也得到成功應用。

　　4 實施效果

　　雷達改進型導彈總體性能測試系統于2010年3月交付總體部使用，設備先后完成雷達改進型系留彈聯試及交付試驗、雷達改進型導彈散件聯試、全彈交付試驗、電磁兼容試驗、環境試驗等一系列測試，系統運行穩定可靠，滿足了科研階段的全部測試需求并具有以下特點。

　　4.1 采用PXI控制總線及零槽控制器(嵌入式主控計算機)和高密度模塊化電源，大大減小了設備的體積，測試系統僅2個減振機箱(雷達型導彈測試儀4個減振機箱，通用檢測設備雷達彈狀態5個減振機箱)，極大方便了運輸和使用。

　　4.2 主通道目標模擬器采用模塊化和智能化設計，先進的射頻存儲的回波信號模擬方式，靈活性較高，擴展性強(僅需通過RS-422總線完成上位機初始參數設置后可獨立工作，便于向其它設備擴展)，可以完成單目標試驗、雙目標試驗、目標+欺騙式干擾試驗等多種試驗。

　　4.3 引信目標模擬器采用嵌入式控制，獨立實現了目標回波多普勒脈沖連續和多普勒脈沖數量可設置等功能，使用靈活，滿足了科研階段引信的各項試驗，易于移植和功能擴展。

　　4.4 并行數據驅動改進處理，使用驅動電路對導彈并行數據信號進行隔離、驅動增強，消除對導彈的信號干擾，解決了導彈并行數據不能長距離傳輸的問題。

　　結束語

　　測試系統采用PXI控制總線及嵌入式零槽控制器、高密度模塊電源、智能化的導引頭目標模擬器和引信目標模擬器，達到了小型化、智能化、使用靈活和測試覆蓋全面等設計目標。經使用表明，系統運行可靠、易于攜帶和運輸、操作簡單，滿足科研階段各種測試要求，取得了較好的使用效果，為型號研制發揮了極大的保障作用。同時，測試系統的多項設計如導引頭目標模擬器的技術、并行數據驅動改進已成功應用于雷達改進型導彈測試儀、雷達改進型生產線測試設備等測試設備中，為后續相關設備的研制打下較好的基礎。■

　　參考文獻

　　[1]閆淑群.基于PXI總線的導彈自動測試系統設計[J].計算機測量與控制，2011(8).

　　[2]劉洪.PXI技術的發展和應用[J].測控技術，2006(6).

　　[3]劉魁.基于FPGA雷達多目標模擬器DRFM設計與實現[J].電子技術應用，2011(11).

　　[4]陳芳.脈沖多普勒雷達目標回波模擬技術研究[D].南京理工大學，2006.

　　省級論文發表期刊推薦《電子科技》創刊于1987年，月刊，每月15日出版。主要刊登高等院校、科研院所、電子行業企事業單位等科研機構在電子技術應用、通信工程、計算機科學技術與應用、網絡安全及信息、光電子材料等領域最新的學術、技術論文、工程技術應用研究、教學實踐總結、行業綜述等稿件。該刊秉承嚴謹辦刊的態度以保證期刊的嚴肅性、學術性。