МОДУЛЬ ДЛЯ ТЕСТА НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНУЮ СОВМЕСТИМОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА ETHERNEТ ВЫСОКОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ НА БОРТУ САМОЛЕТА
MODULE FOR TEST OF ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY FOR HIGH THROUGHPUT ETHERNET CABLE ON BOARD PLANE

Область техники
Настоящее изобретение относится к модулю для теста на электромагнитную совместимость интерфейса Ethernet высокой пропускной способности, установленного на борту самолета.
Предшествующий уровень техники
Сертификация бортовой авиационной сети Ethernet предполагает проверку электромагнитной стойкости используемого оборудования.
Увеличение используемых частот, например 100 Мбит/с для сети AFDX ("Avionics Full Duplex Switched Ethernet"), делает проблему особенно важной в области авиационной промышленности. Сложным тестом, учитывая используемые частоты (от 10 кГц до 400 МГц), является тест на чувствительность к излучениям ("Radio Frequency Conducted Susceptibility").
Способ тестирования из предшествующего уровня техники, называемый "Bulk Current Injection" или BCI, описан в документе (1), указанном в конце описания. В этом способе используют тестовое оборудование, аналогичное бортовому оборудованию, с длиной кабеля 3,3 метра. При помощи магнитного тороидального сердечника производят подачу тока, имитирующую электромагнитный скачок. Как показано на кривой на фиг. 1, при такой конфигурации кабель входит в резонанс в полосе пропускания сигнала (менее 65 МГц), что приводит к образованию «надтестовых» зон (очень большие пики напряжения: примерно свыше 100 В) и «субтестовых» зон (очень низкие спады напряжения: примерно 60 мВ).
При длине кабеля 4 метра частоты от 20 до 40 МГц в большей степени тестируются недостаточно. Таким образом, этот способ реализации может применяться только для шин, рабочие частоты которых находятся в диапазоне ниже 20 МГц.
Если же длина кабеля ограничена 50 см, то, наоборот, первые резонансные явления распространяются гораздо дальше по частоте (за пределы 80 МГц). Однако при такой длине кабеля не учитывается затухание сигнала, которое играет первостепенную роль в стойкости сигнала.
Кроме того, использование такого тестового кабеля создает проблему чувствительности к используемому тестовому оборудованию: действительно, полученные результаты существенно зависят от длины используемого кабеля и от способа его установки, что сказывается на надежности и воспроизводимости теста.
Для решения этих проблем настоящим изобретением предлагается модуль для теста на электромагнитную совместимость интерфейса Ethernet высокой пропускной способности, установленного на борту самолета, который позволяет:
- гарантировать учет затухания сигнала,
- избежать недостаточного тестирования интерфейса по причине резонансных явлений, возникающих на используемом кабеле в момент теста.
Сущность изобретения
Объектом настоящего изобретения является модуль для теста на электромагнитную совместимость, по меньшей мере, одного интерфейса Ethernet высокой пропускной способности, установленного на борту самолета, отличающийся тем, что содержит:
- кабель длиной менее 1 метра, например длиной примерно 50 см, концы которого оборудованы бортовыми контактами,
- два стандартных соединителя, совместимых со стандартным тестовым оборудованием, и
- средства моделирования затухания на тестовом кабеле.
Предпочтительно концы кабеля оборудованы двумя контактами розеточного типа "quadrax". В качестве двух соединителей используют соединители типа RJ45.
Предпочтительно модуль в соответствии с настоящим изобретением выполняют в плоской коробке непосредственно на плоскости массы при помощи адгезивной меди с использованием соединения в оплетке, завинчиваемого на этой плоскости массы.
Предпочтительно средства моделирования затухания содержат, по меньшей мере, один изолятор, соединенный с фильтрационным модулем.
В предпочтительном примере выполнения модуль в соответствии с настоящим изобретением содержит бортовой кабель, выполненный с возможностью соединения с тестируемым оборудованием, который содержит пару проводов для передачи и пару проводов для приема, первый изолятор на канале передачи, соединенный с первым фильтрационным модулем, и второй изолятор на канале приема, соединенный со вторым фильтрационным модулем.
Предпочтительно тестовый модуль в соответствии с настоящим изобретением является простым в установке и в использовании и обеспечивает воспроизводимые результаты несмотря на существующие высокие частоты.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - кривая логарифмических координат, отражающая передаваемый сигнал (в вольтах) в зависимости от частоты (в МГц) и иллюстрирующая методику теста из предшествующего уровня техники.
Фиг.2 - модуль для теста на электромагнитную совместимость в соответствии с настоящим изобретением в первой тестовой конфигурации.
Фиг.3 - пример выполнения тестового модуля в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4 - кривая логарифмических координат, отражающая передаваемый сигнал (в вольтах) в зависимости от частоты (в МГц) и иллюстрирующая работу модуля в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 и 6 - две тестовые конфигурации с использованием модуля в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание частных вариантов выполнения
Как показано на фиг. 2, модуль для теста на электромагнитную совместимость интерфейса Ethernet высокой пропускной способности, установленного на борту самолета содержит:
- с одной стороны кабель 13, более короткий, чем тестовые кабели из предшествующего уровня техники, например, длиной менее 1 метра, чтобы избежать любого затухания, при этом его концы оборудованы двумя бортовыми контактами 14,
- с другой стороны два стандартных соединителя, совместимых со стандартным тестовым оборудованием 12, и
- средства моделирования затухания на тестовом кабеле.
Этот модуль образует интерфейс между «средой самолета» (на чертеже слева) и «тестовой средой» (на чертеже справа). Он обеспечивает изоляцию между этими двумя средами.
Таким образом, модуль 10 соединен с одной стороны с тестируемым оборудованием 11, которым является бортовое вычислительное устройство, которое необходимо протестировать, например ЭВМ управления полетом, и с другой стороны - с тестовым оборудованием 12, которое может быть, например, оборудованием, описанным в документе (2) (оборудование для теста Ethernet) и в документе (3) (сервисная программа, позволяющая реализовать тест, называемый "Bit error rate").
Таким образом, для тестирования интерфейса AFDX этот модуль содержит:
- с одной стороны кабель 13, например, длиной примерно 50 см, концы которого оборудованы двумя контактами 14 розеточного типа "quadrax" (бортовые контакты), при этом тестируемое оборудование 11 (или "End system") AFDX оборудовано штепсельными контактами,
- с другой стороны два соединителя 15 типа RJ45 (интерфейс типа PC или «персональный компьютер»), соединенные с приемо-передающими устройствами 16 тестового оборудования 12, для обеспечения совместимости с выпускаемым в продажу типовым тестовым оборудованием, и
- электрическую плату, которая имитирует затухание на тестовом кабеле.
Согласно методике теста BCI на два канала кабеля 13 подают ток 17.
Таким образом, тестовое оборудование 12 может передавать сообщения (фреймы), пронумерованные 1,2,…,n, на тестируемое оборудование 11. Тестируемое оборудование 11 может отправлять эти сообщения обратно. После этого тестовое оборудование 12 может проверить соответствие между отправленными сообщениями и полученными сообщениями. Если обнаружено несоответствие и сообщение искажено, значит существует проблема на линии, и тест не принимается.
Тестируемое оборудование может быть оснащено интерфейсом Ethernet высокой пропускной способности. Однако при помощи своих двух каналов тестовый модуль в соответствии с настоящим изобретением позволяет тестировать одновременно два интерфейса Ethernet высокой пропускной способности.
На фиг.3 показан пример выполнения тестового модуля 10 в соответствии с настоящим изобретением, позволяющим реализовать затухание сигнала и электромагнитную защиту интерфейсов тестового оборудования 12.
На этом чертеже показан только один тестовый канал с бортовым кабелем 20, выполненным с возможностью соединения с тестируемым оборудованием 11 и содержащий пару проводов 21 для передачи (Тх) и пару проводов 22 для приема (Rx), подсоединенных к двум коробкам 23 и 24.
На канале передачи первый изолятор 25, связанный с блоком 26 из двух резисторов R (соединенных параллельно для пропускания тока большой силы) и конденсатора С, соединен с первым фильтрационным модулем 27, состоящим из двух фильтрующих резисторов RF и фильтрующего конденсатора CF и соединенным, в свою очередь, с коробкой 28.
Точно так же, на канале приема второй изолятор 30, связанный с блоком 31 из двух соединенных параллельно резисторов R и конденсатора С, соединен со вторым фильтрационным модулем 32, соединенным с коробкой 33.
Тестовое оборудование 12 соединено с коробками 28 и 33 при помощи стандартного Ethernet-кабеля 35 минимально возможной длины.
Регулировка компонентов RF и CF позволяет установить необходимое значение затухания в зависимости от длины самолета.
Такой модуль позволяет получить сигнал, показанный на фиг. 4, в котором первые резонансные явления (надтестовые зоны и субтестовые зоны) выходят за пределы 80 МГц.
Проходной уровень теста на бортовом оборудовании намного превышает 75 мА в диапазоне 10 кГц - 400 МГц, как указано в главе 20.4 документа (1).
Тестовый модуль в соответствии с настоящим изобретением можно использовать в трех различных тестовых конфигурациях.
- В первой конфигурации, показанной на фиг. 2, ток подают на кабель 13.
- Во второй конфигурации, показанной на фиг. 5, тестовый модуль 10 в соответствии с настоящим изобретением подключают в замкнутом контуре к тестируемому оборудованию 11 при помощи кабеля 37, который соединяет выход этого модуля с входом оборудования 11. Подачу тока 17 производят на кабель 36.
- В третьей конфигурации, показанной на фиг. 6, тестовый модуль в соответствии с настоящим изобретением имеет два выхода, соединенные между собой максимально коротким соединительным кабелем 38, соединяющим два контакта 15.
В примере выполнения AFDX тестовый модуль в соответствии с настоящим изобретением имеет следующие отличительные признаки.
Он позволяет тестировать два тестируемых устройства 11 одновременно (4 порта AFDX) в первой тестовой конфигурации.
Кабель 13, используемый со стороны тестируемого оборудования, является кабелем длиной примерно 50 см, концы которого адаптированы к контактам розеточного типа "quadrax".
Соединение со стороны тестового оборудования осуществляют через соединители 15 типа RJ45.
Надежное электропроводящее заключение в коробку обеспечивает хорошее соединение этого модуля. Этот модуль обеспечивает два соединения с плоскостью массы, гарантирующие оптимальное соединение и указанные ниже в порядке предпочтения:
- плоская коробка, установленная непосредственно на плоскость массы при помощи адгезивной меди,
- соединение в оплетке, закрепленное при помощи винта на плоскости массы.
ССЫЛКИ
(1) Документ по международным стандартам RTCA / DO-160 (Глава 20, "Radiofrequency Susceptibility", страницы 20-1 - 20-25, 29/7/1997).
(2) http://www.spirentcom.com/analysis/product_product.cfm?PL=33&P3=46&PR=378 (Spirent Communications, "Smartbits Metro Ethernet").
(3) http://www.spirentcom.com/analysis/teclmologv.cfm?wt=2&az-c=ss&SS:=42 (Spirent Communications, BERT или "Bit Error Rate Testing").