船载测控雷达信道系统的BIT设计

邱冬冬，孔德儒，杨 勇

（中国卫星海上测控部 江苏 江阴214431）

船载测控雷达信道系统的BIT设计

邱冬冬，孔德儒，杨 勇

（中国卫星海上测控部 江苏 江阴214431）

基于对某船载测控雷达信道分系统的结构组成、功能特点的分析，和对其关键环节及器件的研究，划分了该系统的功能测试模块。研究了测试功能模块的BIT实现方式，并最终按照分布式检测、集中式显示控制的方案设计信道分系统的BIT系统。

船载测控雷达；信道分系统；BIT；设计方案

随着测控技术的迅速发展，现代测控雷达的功能越来越多，集成化和数字化程度越来越高，结构也越来越复杂。测控设备的模块化设计成为必然趋势，模块化设计使测控设备的结构更加紧凑、可靠性更高，但如何提高其可测试性和维修性是测控设备面临的一个重要问题。雷达装备作为复杂电子装备，其故障种类多，反映故障的信息复杂，BIT（Built-in Test，机内测试）技术能有效解决其测试性需求。完善的雷达BIT系统能显著提高雷达的维修保障性，提高雷达的故障维修效率，并能延长雷达的有效作战时间［1-5］。

文中根据某船载测控雷达系统的结构、功能和测试需求，以雷达的信道系统为对象，研究了其模块划分、机内自检的实现方法和运行流程。

1 某船载测控雷达信道系统组成和BIT功能模块划分

某船载测控系统主要由信道分系统、伺服分系统、标校分系统和遥测遥控终端分系统等组成。其中，信道分系统包括高频接收机、综合基带、上变频器、小环接收机和高功放等设备。信道分系统的主要功能是将接收到的卫星C频段连续射频信号进行放大、变频和解调，把遥控或测距信号进行调制并变频到射频段，然后发射至卫星。图1中虚线框内为信道分系统的结构简图。

高频接收机的功能是，对接收到的C频段连续卫星信号进行低噪声放大、混频放大、滤波、中频放大等，以把微弱的信号放大并下变频至中频之后送往综合基带；综合基带主要实现对下行中频信号进行放大、采样，载波捕获和跟踪锁定，从载波解调遥测副载波和测距信号，检测方位和俯仰角误差信号，完成测距或遥控信号副载波加调、去调等功能，而且提供全透明的远程监控接口，满足各接口协议；上变频器将基带送来的中频调制信号上变频至射频段，然后送往高功放作为激励源，高功放把射频信号进行高功率放大之后发射。从高功放耦合回来的一路信号送给小环接收机，经比对之后，结果送至遥测遥控终端分系统。

图1 某船载C频段统一测控系统信道设备结构简图

在测试性设计中对设备进行模块划分，是机内检测系统对高集成度的设备进行故障检测和隔离的一个有效的解决途径，通常有物理划分和功能划分两种模块划分方式。合理的划分设备的模块或单元，使一个模块尽量包括一个或多个完整的独立功能是进行系统BIT设计的关键［6-8］。这项工作通常在系统逻辑功能确定后进行，通过划分将完整的系统分解成几个较小的、本身可以作为测试单元的子系统。该船载测控雷达的信道分系统处理的信号从射频到中频，从模拟到数字，各设备或设备组合的功能划分明确。按照信号的流程以及各设备完成的功能，对其进行测试功能模块划分如下：

1）射频前端加中频模拟信号段，也即综合基带之前的这一段下行信道部分，信号在这一段自上而下完成了低噪声放大和变频的处理，采用模拟的处理方式。把这一部分作为一个BIT测试模块——下行测试模块。

2）综合基带是在70 MHz信号的平台上综合处理各类信息，其的功能主要是调制和解调信号，把综合基带作为一个单独的BIT测试模块——基带测试模块。

3）上变频器和高功放的功能是将基带送来的中频信号进行上变频并使其功率增至千瓦级别。这一段传输的信号被称为上行信号。把上变频器和高功放设备作为一个BIT模块——上行测试模块。

其中，高功放设备是基于有着比较完善的状态监测、故障检测、控制和显示系统的CPI机柜，该机柜提供RS_422对外接口，通过该接口和外围电路与BIT系统的监控计算机相连接，可以实现对高功放状态的实时监控，在高功放发生故障时，可以通过监控计算机查询故障起因。

4）地面监控机柜除了能进行频率设置、选择远控/本控、选择链路、选择频标、控制中频增益等之外，还能显示下行链路、本振、本振功放、LNA-D/C组件的告警信息，为波导开关、同轴开关等提供直流电压。监控机柜与接收机设备之间的电信号主要是控制电压、位置信号、告警电压等低电压信号。把地面监控机柜作为一个BIT检测模块——低压信号测试模块。

3 系统BIT设计和运行流程

1）对下行测试模块和上行测试模块来说，首先要确定关键环节或器件，在这些环节处设置测试点以提取特征信号，从而判断和隔离故障。测试点是故障检测及隔离的基础，测试点选择的好坏直接影响到被测系统测试性的好坏。合理地确定测试点是BIT系统设计的关键［9-10］。

以下行测试模块的BIT设计为例，信号馈入点和监测点的设置如图2所示。

图2 下行测试模块BIT设计图

如图1所示，在和路波导开关与差路波导开关的入口处设置信号馈入点，在各单点失效环节之后设置信号监测点，监测点耦合出一路信号进行监测，将所有监测点采集的功率信息经数据采集卡采集后送往监控计算机进行处理。

2）对低压信号测试模块BIT的设计，划分好告警信号、位置信号、供电信号，在测试电压量的时候，为了满足A/D输入的和减少对原线路的影响，通常采用分压网络的方式进行分压。对上述电缆内传输的告警和直流电压进行监测，经数据采集环节采集信号送往监控计算机处理。

3）常规测试面对的许多印制电路板上电路节点的物理可访问性正逐步削弱，电路和系统的可测试性急剧下降，常规BIT设计已无法适应如此复杂电子系统的要求。我们设计了一种综合基带板卡级BIT的实现方案，主要由微处理器和测试总线控制器SN74LVT8980构成，其结构图如图3所示。其中，微处理器通过数据和地址总线以及联络信号RDY（已准备）、R/W（读写）、STRB（选通）与测试总线控制器SN74LVT8980相连，控制产生1149.1测试总线信号；IEEE1149.1总线中的TDI、TDO与板上IC的TDI、TDO首尾相连，形成扫描链，TMS、TCK分别与IC的TMS、TCK相连，控制测试的进行。

图3 基于边界扫描板级BIT实现方案图

由上图可以看出，本设计方案以微处理器为核心，结构简单，易于实现。而且，SN74LVT8980是TI专门为嵌入式测试设计生产的测试总线控制器，具有体积小、功耗低、编程容易等优点，应用广泛。它和微处理器构成的测试系统不仅可靠性高，而且硬件简单，对原有电路影响小，能方便地嵌入到已有电路板中。该方案的测试流程如图4所示。

图4 边界扫描测试流程图

本方案以微处理器为核心，依照用户测试程序，依次完成测试码生成、控制测试和数据处理等工作，其一般过程为：微处理器将测试命令和数据并行写入8980，8980完成测试数据的并-串转换，并将测试数据串行扫入所测电路，然后按照微处理器的测试命令生成TMS序列，控制数据的加载和测试响应的采集，接着串行扫出测试响应，经串-并转换后存于片内寄存器，由微处理器读出后进行分析和诊断，从而得到测试结论。

在测试过程中，数据的扫入、加载、捕获与扫出是由8980按照微处理器的命令自动完成的，这种工作方式使得微处理器的大部分工作时间用来进行数据处理，增强了本方案的测试和故障诊断能力。

本方案通过对微处理器的编程，可以完成扫描链完整性测试、芯片间互连测试、芯片功能测试等工作。由于本方案是信道BIT系统的一部分，在此基础上设计与系统级BIT的接口，实现与其的通讯，以支持完成系统测试。

整个系统BIT模块化设计，采用分布式检测、集中式控制和显示的多机系统方案，这是因为：由于分布式检测可以深入到各个测试功能模块的细节上，检测的覆盖面 （即故障检测率）可以做得很高；由于故障检测的任务被分解到了各个功能模块，因此可根据各功能模块自身的特点合理安排和选择测试方案，即可以实现测试模块功能和测试性能的统筹兼顾；因为信道设备任何部位发生故障都很有可能影响到整个船载测控系统的运行，只有掌握了整个信道系统设备的运行状态才有可能做出最优决策，因此BIT系统的显示和控制采用集中式的，BIT监控计算机作为分布式处理信息的汇合点和控制点。该船载测控雷达信道系统BIT的架构如图5所示。

图5 船载C频段统一测控系统信道BIT的架构图

各检测模块一般的运行流程图如图6所示。

图6 BIT检测的运行流程图

4 结 论

文中在分析某船载测控雷达信道系统的信号流程、设备结构组成和各设备的功能特点的基础上，研究了其关键环节和器件，划分了测试功能模块，针对每个模块分别设计了BIT测试的方法。最后，根据每个模块的BIT测试方案，设计了整个船载C频段统一测控系统的信道分系统的BIT方案，并研究了其运行流程。本方案可显著的增加船载C频段统一测控系统信道系统的测试性和故障诊断能力、缩短维护时间、降低维护成本并提高系统的可靠性。

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Channel system BIT design of a shipborne TT&C radar

QIU Dong-dong，KONG De-ru，YANG Yong
（China Satellite Maritime Controlling and Tracking Department，Jiangyin 214431，China）

The structure composition and function characters ofa shipborne TT&C radar channelsystem was introduced in this paper，the key linksand deviceswere studied，then the function testmoduleswere divided.The realizationmethod of function testmodules were researched，and finally the BIT system was designed which used distributed detection and centralized display and controlscheme.

shipborne TT&C radar；channel system；BIT；design scheme

TN99

A

1674－6236（2016）20-0110-03

2015-11-05 稿件编号：201511050

邱冬冬（1985—），男，安徽涡阳人，硕士，工程师。研究方向：航天测控。