??? Eurofighter Typhoon是與德國、意大利、西班牙以及英國合作開發(fā)的先進(jìn)戰(zhàn)斗飛機(jī)。這種尖端的下一代戰(zhàn)斗機(jī)是按照未來戰(zhàn)斗機(jī)的軍事需求而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。BAE Systems 是這類合作項(xiàng)目中的領(lǐng)軍企業(yè)，它一直致力于與其他領(lǐng)先的航天企業(yè)合作，確保Eurofighter Typhoon 在設(shè)計(jì)與性能方面遙遙領(lǐng)先。
為射頻電纜開發(fā)有效的測試套件
??? 公司需要一個(gè)對飛機(jī)主要單元中的射頻電纜特性進(jìn)行更為有效測量的新測試套件。這些單元是在BAE Systems Samlesbury制造的，其中包含了高性能同軸電纜，需要在交貨之前進(jìn)行測量，以便確保在安裝的過程中不會(huì)發(fā)生故障。每條電纜都有不同的工作頻率、電纜長度以及布線特征，這些因素都會(huì)對性能產(chǎn)生影響。
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??? 由于原先的測試需要專業(yè)工程師進(jìn)行測量，這樣的操作方式十分昂貴而且會(huì)對測試時(shí)間有所限制。然而，如果系統(tǒng)由車間操作員進(jìn)行測試，就意味著生產(chǎn)更為靈活，并且可以進(jìn)行24/7全時(shí)間覆蓋的測試。
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??? BAE Systems 在TBG Solutions 對我們進(jìn)行了咨詢，定義了更為有效的測試系統(tǒng)所需要的參數(shù)。在射頻工程方面只有有限的知識(shí)的操作員，需要完成三個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域的所有測試要求。系統(tǒng)必須自動(dòng)完成測試設(shè)備安裝流程，并對每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行完全測試，其中包括對所需的每條電纜進(jìn)行個(gè)別測試。我們開發(fā)的系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)相位匹配，而且BAE Systems 容易進(jìn)行升級(jí)。最后，我們希望系統(tǒng)使用現(xiàn)有的Anritsu 標(biāo)量分析儀，并且希望設(shè)備能夠滿足嚴(yán)格的安全需求，能夠處理比較敏感的信息。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置
??? 我們完成的測試系統(tǒng)包含四個(gè)主要組成部分——PXI控制器、 矢量測量系統(tǒng)、現(xiàn)有的Anritsu 網(wǎng)絡(luò)分析儀以及軟件?？刂破魍ㄟ^GPIB接口與Anritsu 網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行通信。這樣可以幫助操作員測量如天線駐波比、傳輸損耗等標(biāo)量數(shù)值以及相位差等矢量數(shù)值。我們利用NI LabVIEW與多個(gè)NI 工具包結(jié)合在一起使用來開發(fā)這個(gè)應(yīng)用。
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??? 使用NI 工具，我們開發(fā)了新的相位匹配和數(shù)據(jù)采集軟件。在此基礎(chǔ)上，針對這個(gè)特定的應(yīng)用對這個(gè)軟件進(jìn)行了定制。另外，我們創(chuàng)建了高級(jí)定制分析函數(shù)用于對采集到的數(shù)據(jù)集與測試步驟需求進(jìn)行比較。最后用這個(gè)數(shù)據(jù)來生成測試報(bào)告。
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??? 系統(tǒng)包含兩個(gè)主要部分——包含矢量分析儀的PXI機(jī)箱以及連接到GPIB 接口的標(biāo)量系統(tǒng)。
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??? 我們在NI PXI-1045 機(jī)箱中使用PXI 技術(shù)創(chuàng)建矢量分析儀，能夠幫助操作員準(zhǔn)確地測量在千兆赫茲范圍內(nèi)兩條射頻電纜之間的相位差。操作員將被測的電纜連接到兩個(gè)開關(guān)板卡上，將這兩個(gè)單元之間開關(guān)路徑長度差降至最小。由于測試頻率在千兆赫茲范圍內(nèi)，由任何一塊開關(guān)板卡引入的延遲都可能會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確的測量。
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??? 所有系統(tǒng)硬件都安裝在現(xiàn)有的3U 可裝卸的堅(jiān)固機(jī)架上，以獲得更好的保護(hù)特性。
解決設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
??? 在控制軟件的設(shè)計(jì)中，我們必須解決多個(gè)挑戰(zhàn)。因?yàn)橄到y(tǒng)是為射頻工程知識(shí)有限的操作員設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)必須盡可能去除冗余信息顯示有用的正確信息，指導(dǎo)操作員對電纜進(jìn)行正確的連接。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，我們使用圖形枚舉控件來表示安裝、標(biāo)定以及測試的步驟。這些圖片為操作員確切指示了需要連接什么以及連接到哪里的信息。
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??? 我們需要根據(jù)BAE Systems提出的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，并使這個(gè)系統(tǒng)滿足安全要求。測試步驟的某些部分是比較敏感的，因此我們是在不知道所有測試基準(zhǔn)的情況下對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和發(fā)布。對于測試的敏感部分，操作員必須在每個(gè)測試之前輸入這些參數(shù)。這就意味著所有信息保存在易失性內(nèi)存中，在系統(tǒng)關(guān)閉之后就會(huì)丟失，從而滿足了BAE Systems 的安全要求。
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??? 測試系統(tǒng)還必須確定什么時(shí)候需要對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。因?yàn)闃?biāo)定對測試持續(xù)性有負(fù)面影響，我們嘗試了多個(gè)測試序列循環(huán)，以便確?？梢詫?biāo)定次數(shù)降至最低。對于得到的序列，只要不存在由于飛機(jī)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的物理限制，操作員可以將測試電纜在同樣的頻率下進(jìn)行批量測試。
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??? 我們通過GPIB接口控制向量分析儀，在無需操作員干預(yù)的情況下，完成所有標(biāo)定和測試過程。由于分析儀一直在使用中而且不能停下來進(jìn)行離線操作，這些步驟就變得相對很困難。我們離線開發(fā)了控制VI，并在生產(chǎn)程序允許的時(shí)間內(nèi)將程序發(fā)布到設(shè)備上。
生成簡單易用的結(jié)果
??? 合成系統(tǒng)是在每個(gè)產(chǎn)品上進(jìn)行的所有測試生成結(jié)果，操作員可以在任何時(shí)候進(jìn)行打印。
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??? 系統(tǒng)以圖形化和表格格式顯示結(jié)果，并且針對測試主題生成詳細(xì)的報(bào)表，其中包括時(shí)間、日期、操作員以及產(chǎn)品標(biāo)識(shí)。圖形格式列出了必須的401 個(gè)測試點(diǎn)的所有數(shù)值，還在有限的幾行中顯示了通過/ 失敗的基準(zhǔn)。表格格式列出了能夠達(dá)到的最大值，還包含了清晰的通過/ 失敗表示框。
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??? 使用用于Microsoft Office 的LabVIEW 報(bào)告生成工具包，操作員可以將結(jié)果記錄在Excel文檔中。利用這些結(jié)果，飛機(jī)檢測員可以快速方便地查看整個(gè)結(jié)果，并將圖形化細(xì)節(jié)報(bào)表保存作為將來參考。
簡化測試系統(tǒng)
??? BAE Systems 在項(xiàng)目的開始初期設(shè)定了系統(tǒng)規(guī)范；但是，我們認(rèn)為這是一個(gè)不斷發(fā)展的開發(fā)項(xiàng)目。系統(tǒng)最終滿足并超過了其原先的規(guī)范，并且證明了它可以在操作員沒有射頻理論知識(shí)的情況下，完成射頻測試的自動(dòng)化。
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??? 我們比原先的計(jì)劃節(jié)省了更多時(shí)間，而且最終產(chǎn)品的操作十分簡單，操作員只需少量的培訓(xùn)即可。實(shí)際上，測試系統(tǒng)的成功使得BAE Systems 的其他部門也開始考慮使用這個(gè)解決方案滿足高性能同軸電纜射頻測試的需求。