Система автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала
SYSTEM FOR AUTOMATED TESTING OF DEVICES FOR DISTRIBUTION AND PHASING OF A MICROWAVE SIGNAL

Изобретение относится к автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуре и может быть использовано для проверки работоспособности на различных стадиях жизненного цикла, а именно, при изготовлении, испытании и ремонте устройств распределения и фазирования (УРФ) сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала, предназначенных для деления или суммирования СВЧ мощности при работе в фазовых антенных решетках или активных фазовых антенных решетках.
Из уровня техники известно устройство для проверки параметров радиолокационных станций [Патент RU №175595, МПК: G05B 23/02, опубликован в 2017 г.], которое выбрано в качестве прототипа для заявленного технического решения. Устройство содержит блок питания (источник питания), генератор высокой частоты (ГВЧ) (генератор сигналов), устройство ввода команд, устройство индикации и устройство связи и управления (УСУ) (персональный компьютер), блок управления и коммутации (БУК), который может быть выполнен в виде пульта проверки УРФ, предназначенный для передачи задающего импульса от генератора сигналов на объект проверки, и через который команды с персонального компьютера передаются на объект проверки. При этом БУК, УСУ и ГВЧ выполнены с возможностью подключения к ним объекта контроля (объекта проверки). Перед проведением проверки работоспособности объекта контроля оператор водит команды в УСУ, осуществляя тем самым выбор соответствующей программы, предназначенной для проверки данного объекта контроля. Посредством устройства ввода команд из совокупности тестов, содержащихся в программе УСУ, выбирается тест, необходимый для данного этапа проверки объекта контроля. Информация о выборе теста отображается на устройстве индикации также, как и сигналы отклика объекта контроля и ГВЧ. Проверка объекта контроля проводится поэтапно в режиме реального времени. По командам от УСУ устанавливается режим работы объекта контроля. Объект контроля в соответствии с выбранным режимом выдает на ГВЧ импульсный видеосигнал для модуляции гармонического сигнала ГВЧ. По командам от УСУ устанавливается режим работы ГВЧ. Данные о радиосигналах из объекта контроля поступают через БУК в УСУ. Питающее напряжение на объект контроля транслируется через БУК с блока питания, который выполнен с возможностью подключения к внешней сети 220 В.
Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в отсутствии возможности проверки работоспособности УРФ СВЧ сигнала по причине того, что в прототипе конструктивно не предусмотрено решение данной проблемы.
Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей, а именно, обеспечение проверки УРФ СВЧ сигнала за счет наличия дополнительно анализатора цепей, осциллографа, адаптера, мультиметра, а также выполнения пульта проверки УРФ с возможностью отображать комбинацию команд, поступающих на объект проверки.
Технический результат достигается тем, что система автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала содержит персональный компьютер, первый вход-выход которого соединен с помощью шины с первым входом-выходом пульта проверки устройств распределения и фазирования, третий вход-выход которого, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения со вторым входом-выходом объекта проверки, источник питания, выход которого соединен с первым входом пульта проверки устройств распределения и фазирования, генератор сигналов. От прототипа отличается тем, что пульт проверки устройств распределения и фазирования выполнен с возможностью показывать комбинацию команд, поступающих на объект проверки, кроме того система дополнительно содержит анализатор цепей, осциллограф цифровой, адаптер, мультиметр. При этом выход пульта проверки устройств распределения и фазирования соединен с входом осцилографа, второй вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины со вторым входом-выходом анализатора цепей, первый вход-выход которого выполнен с возможностью соединения с первым входом-выходом объекта проверки, третий вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом осциллографа, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом генератора сигналов, выход которого подключен ко второму входу пульта проверки устройств распределения и фазирования, четвертый вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом адаптера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом мультиметра, второй вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу пульта проверки устройств распределения и фазирования.
Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором приведена функциональная блок-схема предлагаемой системы автоматизированной проверки.
Система автоматизированной проверки УРФ СВЧ сигнала включает в себя средства измерения (СИ), технологическое оборудование для управления средствами измерений в автоматическом режиме, программное обеспечение (ПО), выполненное в среде программирования LabView, позволяющее организовать в виде программных модулей, компонентов и алгоритмов взаимодействие (управление) средствами измерений, расчет требуемых параметров и формирование протоколов в автоматическом режиме.
Система содержит мультиметр 1 цифровой для измерения токов потребления по цепям питания объекта проверки, источник питания 2 (может состоять из трех источников питания, которые служат для преобразования сетевого напряжения 220 В, 50 Гц в постоянное напряжение и силу тока необходимые для работы объекта проверки и пульта проверки УРФ), персональный компьютер 3 (для осуществления взаимодействия средств измерения, а так же обработки и визуализации полученных результатов), в память которого установлена программа для проверки объекта контроля, создания данных, управления автоматизированным процессом проверки, осциллограф 4 цифровой для измерения амплитудных и временных характеристик сигнала, а так же отображения формы электрических сигналов с индикацией результатов измерений на экране, пульт проверки УРФ 5, который оснащен светодиодными индикаторами, показывающими комбинацию команд, поступающих на объект проверки для формирования необходимых импульсов контроля, генератор сигналов 6 для формирования сигналов прямоугольной формы с заданными амплитудными и временными характеристиками, анализатор цепей 7 для измерения и отображения амплитудно-частотных, фазо-частотных характеристик объекта проверки в L-диапазоне частот, адаптер 8, выполняющий функцию переходника.
В качестве объекта проверки 9 выступает УРФ СВЧ сигнала.
При этом первый вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины с первым входом-выходом пульта проверки УРФ 5,выход которого соединен с входом осцилографа, а третий вход-выход, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения со вторым входом-выходом объекта проверки 9, второй вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины со вторым входом-выходом анализатора цепей 7, первый вход-выход которого выполнен с возможностью соединения с первым входом-выходом объекта проверки 9, третий вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины с первым входом-выходом осциллографа 4, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом генератора сигналов 6, выход которого подключен ко второму входу пульта проверки УРФ 5, четвертый вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины с первым входом-выходом адаптера 8, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом мультиметра 1, второй вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу пульта проверки УРФ 5. Выход источника питания 2 соединен с первым входом пульта проверки УРФ 5.
Проведение автоматизированной проверки выполняется в два этапа.
1) Инициализация средств измерения (СИ).
Оператор (регулировщик) выбирает в ПО персонального компьютера 3 вкладку «Инициализация СИ». Запускается подпрограмма, реализующая алгоритм инициализации средств измерения, подключенных к персональному компьютеру 3: анализатора цепей 7, осциллографа 4, мультиметра 1 через адаптер 8, пульта проверки УРФ 5.
2) Измерение параметров объекта проверки 9.
Оператор (регулировщик) выбирает вкладку в ПО «Измерение параметров». При этом запускаются подпрограммы, которые реализуют алгоритмы:
- формирования режимов работы объекта проверки 9: команды с персонального компьютера 3 передаются на пульт проверки УРФ 5, который при поступлении команд формирует требуемые режимы работы объекта проверки 9. При формировании определенного режима работы объекта проверки 9 запускается подпрограмма измерения и передачи данных для последующего анализа параметров объекта проверки 9. Гармонический сигнал с анализатора цепей 7 поступает на первый вход-выход объекта проверки 9 непрерывно. На первый вход-выход анализатора цепей 7 поступает сигнал с объекта проверки 9. Значения параметра от анализатора цепей 7 поступают на персональный компьютер 3. Персональный компьютер 3 производит расчет измеренных значений и отображает числовые значения в соответствующих ячейках программы на мониторе персонального компьютера 3. При отклонении полученного значения от заданного требования, числовое значение параметра на экране будет выделено красным цветом.
- контроль правильной работы объекта проверки 9:
а) пульт проверки УРФ 5 передает задающий импульс от генератора сигналов 6 на объект проверки 9. Объект проверки 9 при поступлении импульса формирует сигнал «Контроль исправности», который поступает на пульт проверки УРФ 5. Пульт проверки УРФ 5 передает сигнал на осциллограф 4, который производит измерение значений полученных от объекта проверки 9 и передает их для обработки на персональный компьютер 3. При отклонении полученного значения от заданного требования, числовое значение параметра на экране будет выделено красным цветом.
б) для измерения токов потребления происходит подключение мультиметра 1 к объекту проверки 9 через пульт проверки УРФ 5. Измеренные значения фиксируются пультом проверки УРФ 5 и поступают на персональный компьютер 3 для обработки. При отклонении полученного значения от заданного требования, числовое значение параметра на экране будет выделено красным цветом.
На лицевой панели пульта проверки УРФ 5 расположены светодиоды различных цветовых оттенков. Изменение режима проверки объекта проверки 9 сопровождается цветовым сигналом светодиодов.
Таким образом, сравнение предлагаемой системы с известным техническим решением показывает, что она обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками дают возможность успешно реализовать поставленную цель, а именно, позволяют осуществить проверку работоспособности устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала, что, в свою очередь, минимизирует фазовые ошибки при работе фазовых антенных решеток.