Архитектура АРМ для регулировки и тестирования РЭА

Каждое рабочее место для регулировки и тестирования РЭА, как правило, уникально и конфигурируется отдельно. Однако, в то же время, у всех рабочих мест для выполнения схожих задач есть много общего. На рис. 1 схематически изображены основные аппаратные составляющие типового рабочего места регулировки радиоэлектронной аппаратуры.

Для проведения различного рода измерений исследуемое устройство поочередно подключается к одному или нескольким измерительным приборам. Хотя исследуемые устройства могут быть самыми разнообразными по функционалу, характеристикам, размеру и другим параметрам, – по составу измерительного оборудования рабочие места зачастую схожи.

Используемые приборы можно условно разделить по их назначению в данной задаче:

1. ВЧ и СВЧ приборы (анализаторы спектра и модуляций, генераторы стандартных и модулированных сигналов, анализаторы цепей, измерители СВЧ мощности и т. п.)
2. Приборы для работы с сигналами промежуточной или низкой частоты (осциллографы, генераторы сигналов, приборы для измерения аудио и видео сигналов и т. п.)
3. Приборы для измерений или выдачи сигналов постоянного тока (мультиметры, источники и измерители питания и т. п.)
4. Приборы для управления устройством, тестирования каналов управления и организации обмена данными (общие и специальные интерфейсы, логические анализаторы/генераторы, устройства выдачи/чтения разовых команд и пр.)

Подход National Instruments

Компания National Instruments разрабатывает АРМ на основе собственного многолетнего опыта и опыта своих заказчиков как в России, так и по всему миру. При этом выделяются следующие ключевые принципы наиболее эффективного построения систем.

1. Использование единой аппаратно-программной платформы. Платформа PXI специально создана для создания автоматизированных контрольно-измерительных комплексов и снимает большинство типичных вопросов, таких как синхронизация приборов или интеграция измерительного оборудования и компьютера.
2. Применение модульного контрольно-измерительного оборудования.
3. Использование современных компьютерных и измерительных технологий. В своих системах и их составных частях NI опирается на широкий круг возможностей, предоставляемых как технологиями измерительной техники, так и компьютерными технологиями, развивающимися независимо от измерительной техники.
4. Использование открытого программного обеспечения. NI предлагает своим заказчикам как законченные решения «под ключ» с открытыми программными кодами, так и необходимый набор программных инструментов, позволяя специалистам заказчика самостоятельно создавать или модифицировать систему.
5. Индивидуальный подход к каждой создаваемой системе. Удобство и полнота платформы позволяют сконцентрироваться на решаемой задаче и сконфигурировать систему, которая бы наилучшим образом решала поставленную задачу и подходила для задач обозримого будущего.

Автоматизированное рабочее место NI

Рабочее место NI строится на базе аппаратно-программной платфрмы PXI. В состав системы входит компьютер, который осуществляет управление модульными приборами и сбор информации с них. На рис. 2 схематически изображена схема АРМ с подсистемой коммутации.

Для автоматизации переключений приборов и каналов тестируемых изделий система может содержать в своем составе также подсистему автоматической коммутации сигналов, позволяющую значительно сократить время, затрачиваемое на переключение сигнальных кабелей, и свести к минимуму количество последовательных подключений приборов к исследуемому устройству.

Такое строение позволяет значительно ускорить процесс измерений и предохранить соединители исследуемого устройства и измерительного оборудования от преждевременного повреждения вследствие частых переключений, а также обеспечить большее удобство работы.

Использование модульного оборудования стандарта PXI существенно снижает габариты системы, одновременно обеспечивая наилучшую интеграцию приборов и системы коммутации в единый измерительный комплекс.

Архитектура АРМ

В зависимости от размера задачи, числа каналов, на которых одновременно или последовательно нужно производить измерения, от числа и разнообразности самих измерений, – системы АРМ могут быть также самых разноообразных масштабов и исполнений.

Для некоторых АРМ требуется лишь объединение двух-трех приборов, для других – десяток плотно взаимодействующих приборов со сложной схемой коммутации и переключений. Однако, архитектура систем во многом едина.

Подсистемы АРМ

Все или почти все системы, независимо от размера, состоят из четырех базовых составляющих:

• измерительная подсистема;
• подсистема коммутации;
• системные составляющие;
• программное обеспечение.

Измерительная подсистема

Модульные измерительные приборы устанавливаются в шасси PXI, формируя основу всего рабочего места – измерительную подсистему. В нее входят все измерительные приборы, необходимые в данной системе.

К измерительной подсистеме относятся также средства связи с объектом тестирования и дополнительные измерительные приборы не в формате PXI, такие как собственные уникальные измерители или блоки согласования, необходимые для работы с объектом тестирования.

Подсистема коммутации

Подсистема коммутации для автоматизации переключений также состоит из модулей в формате PXI. В зависимости от задачи подсистема коммутации может располагаться как в едином шасси с приборами (как на рисунке 3, левая его часть), так и в отдельном шасси (как на рисунке 3, правая его часть).

Системные составляющие

Обе подсистемы объединяются под общим управлением компьютера, выполненного в виде модуля PXI или в формате 1U для монтажа в стойку. Модули установлены в шасси PXI, обеспечивающее, в частности, питание модулей, их синхронизацию и скоростную шину данных.

Система может быть дополнена вспомогательным оборудованием, включая устройства интерфейса, хранилище данных, источники бесперебойного питания, принтер и т. п.

Программное обеспечение

В эпоху высокоинтеллектуальных приборов и систем программное обеспечение играет важнейшую роль и существенным образом влияет как на удобство использования систем, так и на их функционал.

National Instruments предлагает различные варианты программного обеспечения от простого управления приборами до разработки ПО «под ключ».

Рис. 3. (левая его часть) Исполнение всех систем в одном шасси PXI

Для многих систем весь АРМ на основе модульных приборов PXI помещается в рамках одного шасси – с использованием подсистемы коммутации или без нее.

Для таких систем наиболее типично настольное использование. Иногда системы коммутации как таковой нет, поскольку приборы, в основном, подключаются непосредственно к объекту тестирования.

Рис. 3. (правая его часть) Исполнение в рамках нескольких шасси PXI

Большие системы удобнее размещать в двух или более шасси, располагая модули исходя из конкретной задачи. Часто оказывается удобным отделить подсистему коммутации от измерительной подсистемы и поместить в отдельное шасси.

Для удобства конфигурации таких систем и снижения рисков, связанных с комплектацией систем дополнительным оборудованием, National instruments предлагает комплекты ATE Core Configurations, в которых уже проработана инфраструктура по размещению, электропитанию, охлаждению, интерфейсу и электробезопасности системы.