〔摘要〕 本文简要介绍了相控阵制导雷达电子模块故障诊断自动化测试设备的硬件构成，软件模块功能，工作原理，主要功能与用途；测试电子模块工作程序及MATE特点与应用领域。
〔关键词〕 自动化测试设备(ATE) 电子模块 故障诊断 VXI总线
1.引言
随着现代电子技术的高速发展，现代相控阵制导雷达越来越多的采用新技术、新器件、集成化、数字化和模块化设计，其性能越来越先进、功能越来越完善、系统也越来越复杂。复杂的相控阵制导雷达系统对其使用性、质量可靠性、可维修性提出了更高的要求。根据现代战争快速反应的特点，经常保持武器良好的工作状态，随时投入战斗，充分发挥武器的战斗力，对于武器的保障性和快速维修也提出了新的任务。为了满足现代相控阵制导雷达电子系统的维修要求，必须具备先进的自动化测试设备(ATE)和现代化修理设备，现代先进的ATE可以对失效的电子分系统，电子模块，印制电路板及器件进行自动化测试、故障诊断、故障检测、功能分析，并且能快速准确的发现其失效元器件，为快速维修提供可靠的数据。
2.自动化测试设备简介
ATE是现代电子技术、计算机技术、测试技术结合最紧密，发展最完善的设备之一，它在电子检测领域得到广泛的应用，这里仅限于对电子设备的维修、故障诊断、故障检测方面进行讨论。ATE对电子模块具有自动化测试、故障诊断、故障检测功能；故障定位到元器件。ATE对电子模块测试速度快、效率高、故障定位准确。ATE具有很强的测试功能，能完成现代相控阵雷达所有电子模块的功能测试，尤其是CPU芯片和超大规模可编程的集成芯片所组成的电子模块的测试、数字动态模拟仿真、功能测试。就硬件及连接方式来说，ATE经历了三个阶段发展过程，即：计算机与仪器非标准连接方式；GPIB/CAMAC等标准接口连接方式；以及现在流行的VXI总线即插即用标准接口与GPIB接口相结合混合使用的连接方式。就软件编程语言来说，通过了早期汇编语言，ATLAS等标准测试语言以及现在流行的Win/TN4应用开发环境，可适用于现在最流行、最广泛使用的Visual Basic,Visual C++，HP VEE，Borland C++等多种语言编程。自六十年代以来，ATE不断发展和完善，美军和制造商们逐渐达成共识，ATE产品逐渐趋向于统一、规范、标准化、模块化、通用化设计。现代最先进的ATE系统大多采用模块化自动化测试设备(MATE)，它采用VXI总线即插即用(VXIbus Plug &Play)插卡式系统和插卡仪器(IAC)，IEEE-488总线标准接口仪器构成，具有通用性和灵活的扩展性。
3.VXI总线即插即用标准简介
VXI总线是一种新的测试和测量标准，它是一种插卡式系统和插卡式仪器的开放式结构，插卡式仪器模块按VXI总线硬件和软件标准设计制造。
图1 自动化测试设备框图
《VXI总线即插即用标准》由VXI总线联合体(VXIbus Consortium Inc由Hewlett-PACkard、TektroNIx、Colorado Data Systems、Racal-Dana和Wavetek等五家公司发起)于1987年公布，标准文件为Vpp-1至Vpp-10，基本内容为VXI总线即插即用系统联盟宪章文件，系统框架、仪器驱动器、计算机软件、硬件，电气性能、机械尺寸及其它有关技术规格向量。正因为VXI总线即插即用仪器按统一标准技术规格生产和制造，它具有通用性和可互换性、互操作性；它已被广泛应用于MATE，也是现代MATE发展趋势。美国空军已把VXI总线规范纳入其MATE计划。
4.自动化测试系统组成
相控阵雷达电子模块故障诊断自动化测试设备(ATE)如图1所示。ATE硬件系统主要由系统控制器，VXI总线1#机箱，VXI总线2#机箱，IEEE-488接口仪器柜，测试适配接口，系统校准模块，系统自检模块(BIT)等组成。系统控制器采用工业标准高档P586/233以上台式微型计算机，其主机运行速度快，内存容量大。台式机除标准配置以外，内置以太网卡，MXI总线驱动扩展接口卡，IEEE-488接口驱动卡各一块。VXI总线机箱为VXI总线标准C型尺寸机箱，可接插VXI总线扩展接口卡，其余可接插VXI总线标准总线卡式仪器及其它功能模块。本系统VXI总线1#机箱，共接插9块VXI总线模块，构成数字测试部分；VXI总线2#机箱接插9块VXI总线模块，构成模拟测试部分；仪器柜配置了一些尚未使用VXI总线标准来设计的射频仪器，这些仪器都具有IEEE-488标准接口，构成中频、射频测试系统。自检模块适用于对ATE系统自检(BIT)；校准模块适用于对ATE系统某些仪器的参数校准；测试接口模块适用于ATE系统与被测试电子模块接口装置。
5.自动化测试系统工作原理
ATE为自动化工作方式。ATE通过硬件和软件的集成，构成完整的自动测试工作平台。ATE系统硬件已事先连接好，软件已事先编程好，系统控制计算机根据测试程序进行自动操作。系统控制计算机通过MXI(Multi-system Extension Interface)总线扩展接口卡与VXI总线1#、2#机箱0#插槽MXI总线扩展接口卡连接，MXI总线所有信号通过0#插槽MXI总线扩展接口卡连接到VXI总线机箱总线母板上，通过VXI总线母板，实现系统控制计算机与卡式仪器或功能模块之间的控制。VXI总线卡式仪器和功能模块前面板所连接的信号同测试适配接口装置连接，以实现对被测试模块的数据采集和信号的激励。模拟信号总线是由系统控制计算机通过可编程矩阵开关模块来实现信号选择。仪器柜中的仪器是通过IEEE-488接口来实现同系统控制计算机交换数据的，被测和激励的微波信号、中频信号是通过系统控制计算机操作微波多路开关来选择的。被测电子模块与ATE系统连接必须设计一个测试适配接口，以实现自动化测试。
6.自动化测试系统主要功能
ATE系统对数字信号，模拟信号，射频信号以及它们的组合信号具有自动化测试、处理、分析能力。ATE系统数字、模拟、中频、射频测试分系统以及所有仪器和功能模块的所有功能通过对系统控制计算机编程，可以单独使用，也可以混合使用，各单台仪器或各功能模块也可以单独使用。ATE系统具有的自动化测试、处理、分析能力主要取决于二个重要方面，首先是ATE系统硬件集成水平，测量仪器的配置和VXI功能模块的选择；另一方面是ATE软件的集成水平，软件水平直接影响到ATE系统自动化测试、处理、分析能力的程度。本ATE系统的设计是根据某相控阵制导雷达电子模块(印制电路板)维修测试和故障诊断需求而设计的，它能完成该相控阵制导雷达数百个电子模块，其中包括数字电路板，模拟电路板，数字和模拟混合电路板，中频电路盒，微波电路盒，微波组件以及其它大规模集成芯片及电子组件的测试和故障诊断分析；故障定位到元器件，并给出详细测试报告；故障定位到元器件的程度主要取决于被测电子模块的可维修性和可测试性两个因素，数字电子模块可以进行仿真分析，故障定位程度高，其它电子模块故障定位相对低些。
7.自动化测试系统软件模块功能
ATE软件是根据VXI总线软件标准化和模块化设计，采用Win95框架，多种语言环境编程的ATE测试工作平台。ATE系统最关键、难度最大的工作，就是ATE系统硬件和软件的集成。ATE软硬件的集成构成一个ATE测试工作平台。ATE系统软件首先必须完成对硬件功能的集成，包括VXI总线即插即用所有仪器和功能模块的驱动器、知识库、软面板、软接口等，就是说，对来自测试适配接口的每个点，对ATE系统所有仪器和功能模块的每个功能，都应有一个简单命令，充分利用可程控仪器的标准命令(SCPI)，也就是本ATE系统对接口操作和仪器功能的选择具有简单的操作指令。ATE系统软件功能模块如图2所示。自检模块和校准模块应用于ATE系统本体的自检(BIT)和校准；备件数据库是指相控阵雷达所有电子模块备件的基本数据情况；被测模块功能介绍指的是在本ATE系统经过注册的电子模块的应用功能介绍；电气绘图软件包是指电气制图工具，包括绘制电子模块的原理图、印制电路板图；格式转换软件应用于将其它电气绘图软件包所绘制的电气图转换成为本ATE系统统一的图形方式数据；元器件功能数据库指的是按国际标准编制的图形符号和电路功能逻辑符号数据库；维修工具数据库指的是本ATE系统检测到的失效电子模块的维修所使用的维修设备及工具的数量，其操作使用说明等；ATE系统功能介绍指的本ATE系统详细资料等；维修步
图2 自动化测试设备软件功能框图
骤及工艺介绍是指通过本ATE注册的电子模块维修步骤、操作规程、工艺流程及其它注意事项；电子模块电原理图是指被测电子模块(印刷电路板)电原理图或电路图；电子模块印制板图是指印刷电路板制板图；电子模块布局图是指电子模块元器件排列布局图；电子模块知识库是说明电子模块工作原理、信号关系、逻辑关系等；电子模块故障数据库是指由于信号关系的错误推断出元器件的失效，包括模拟电路故障字典库；电子模块功能数据库是指数字电路的逻辑输入/输出因果关系、输入和输出对应的逻辑状态关系，包括EPLD编程数据；测试电子模块软面板是指在测试过程中，提供的人机界面；仿真软件是专门为纯数字逻辑电路设计的仿真测试软件；故障树分析数据库是专门为模拟电路而设计的，其中包括电子模块的专家系统分析判断结论等；测试应用程序的生成是指在ATE基本功能的条件下，包括所具备的必须资料和数据所生成的电子模块独自的测试应用程序，每个电子模块都有自己的测试应用程序；被测电子模块注册是指只有该模块的全部资料齐全才可注册，目的是为了保证电子模块的资料、数据的完整性；安全入口保证条件是指进入测试程序前进行必须的安全检查，确保被测模块，适配接口，测试程序准确无误，保证设备的安全；执行测试过程提示是在测试电子模块软面板上提示测试进程或测试结果；测试诊断报告是把测试结果综合分析后给出综合报告、表格、文本、图形文件等等。
8.测试电子模块工作程序
需要在ATE系统进行自动化测试的电子模块必须进行几项工作：首先是操作者必须了解ATE系统基本功能是否满足该电子模块的自动化测试；如果满足测试要求，必须进行电子模块与ATE系统测试适配接口设计。测试适配接口装置是把电子模块与ATE系统连为一体，设计依据是根据ATE测试信号端口信号分类同被测电子模块所需信号相适应，ATE测试信号端口信号分类为供电电源，数字或状态信号，视频模拟信号，中频或微波信号几类，被测电子模块通过专用的适配接口完成ATE系统信号连接，再根据被测电子模块接插件连接实际所需信号特征，确定ATE测试端口各引脚信号特征、状态、相互之间关系，为自动化测试提供操作编程数据。接下来就是编辑测试软件，根据软件功能图中测试程序开发、电子模块测试和故障诊断所属内容提供完整的、准确无误的数据和文件，以便于生成高水平的测试应用程序。
9.ATE特点与应用领域
ATE系统为通用型设计，可扩展性灵活，软件功能强，自动化程度高。这里主要侧重于相控阵制导雷达电子模块的测试，配置了一些微波仪器和专用测量仪器及分析仪器，VXI总线1#机箱配置的仪器和功能模块是针对数字电路电子模块的测试而设计的，VXI总线2#机箱配置的仪器和功能模块是针对视频模拟电路电子模块的测试而设计的，它具有一定的通用性。ATE系统适用于定型电子产品的自动化测试，也适用于雷达导航、广播电视设备，无线电通讯设备及其它电子设备的生产和维修性自动化测试。可根据具体实际需要情况，对ATE系统增加或减少VXI总线即插即用模块，以适应ATE系统功能的增加或ATE系统成本的降低。
参考文献
1 HP Test & Measurement 1998,HP VEE
2 TEKnology
3 NORTHROP GRUMMAN TEST SYSTEM
4 TERAD YNE Night Hawk
