便携测试架论文（共3篇）
便携测试架论文 篇1
摘要：随着卫星通信的发展,高频段和高集成的卫星设备被广泛使用,在设备出现故障时,操作人员无法科学判断设备故障在于射频部分还是在于主机部分。在分析和研究Ku波段便携站射频设备的基础上,详细介绍了利用微波技术和高频电子器件研制的一个不对设备造成危险或者危害且能快速、准确测量判断Ku波段便携站射频单元的测试架的设计与实现过程。
关键词：Ku波段,射频单元,便携测试架,卫星通信
随着通信技术的进一步发展,卫星通信技术得到了突飞猛进的飞跃,卫星通信装备目前被广泛使用。卫星通信装备逐渐向小型化、智能化、集成化的方向发展。使用频段已经从C波段向更高的频段拓展,Ku波段便携式卫星设备射频单元就是和主机分离开来的微波器件,当整个设备出现故障时,操作人员无法科学判断设备故障在于射频部分还是在于主机部分,因此利用微波知识研制的Ku波段便携设备射频单元测试架,可以利用现有仪表对Ku波段便携站进行精确测量,可以完全分离主机与射频单元,从而可以对射频单元、主机部分分别独立进行测试;同时使用该测试架,可以进行单载波发射,从而准确调试天线及馈源极化方式及极化角。
1 测试架测试原理
对于Ku波段卫星便携式设备其射频单元一般由HNB和LNA共同组合完成信号的发送和接收功能。要准确判断故障在射频单元,就要完成对上行和下行两部分的测试,Ku便携站射频单元上行测试连接图如图1所示。
发射测试接口位于被测设备与测试仪表之间,通过该接口,为被测上行(发射)设备提供直流24 V电源及10 MHz参考频率信号,使该上行被测设备正常工作,同时通过接口输入L波段信号(950～1 450 MHz),经过被测设备变频至Ku频段(14～14.5 GHz),并经过高功率放大器输出到测试仪表进行测试,如果输出信号频率、电平正常,则该上行(发射)设备工作正常,否则,可以判断该上行(发射)设备故障,如图2所示。
接收测试接口仍位于被测设备与测试仪表之间,通过该接口,为被测下行(接收)设备提供直流15 V电源及10 MHz参考频率信号,使该下行(接收)被测设备正常工作,同时通过波导/同轴转换接口输入Ku波段信号下行信号(12.25～12.75 GHz),经过被测设备低噪声放大器放大,并经过变频器变频至L频段(950～1 450 MHz),输出到测试仪表进行测试,如果输出信号频率、电平正常,则该下行(接收)设备正常,否则,可以判断该下行(接收)设备故障,如图2所示。
从上行(发射)测试接口、下行(接收)测试接口的测试连接图可以看出:
测试接口在测试连接图中起到一个桥梁的作用,在正常情况下,无法直接使用仪表测试该射频单元,从而判断射频单元故障与否;使用该接口,可以很方便地实现对射频单元的测试,从而判断射频单元工作情况。
该测试接口主要实现被测设备正常工作需要的工作信号及输入信号的合成,使得以前无法使用仪表直接测量的设备可以直接使用现有仪表进行方便的测量。
2 测试架技术设计框图及实现
在图3中,虚线框内的射频部分采用微带电路实现,虚线框内的中频部分采用传统高频电路实现,虚线框内的直流部分采用铁芯绕线电感及穿心电容实现。
从总体技术方案图中可以看出,接收和发射测试接口在结构上基本一致,不同的地方仅在于射频信号流向及直流供电电压、电流,在实际研制过程中,考虑到使用综合信号源作为提供测试接口工作的信号,而综合信号源具有很宽的电平调节范围,基本可以不用考虑信号衰减的问题,因此,课题组制作的接收测试接口和发射测试接口可以互换使用。
2.1 射频部分高通滤波器的设计及实现
根据射频部分输入(或输出)频率范围为950～1 450 MHz,选择低端截止频率fc1=800 MHz,可以保证在950～1 450 MHz频段的衰减值基本为常数,具有增益(衰减)稳定性、平坦性,其中起主要作用的是电容,合理选择高通滤波器电容是高通滤波器设计的关键。
2.2 中频部分带通滤波器的设计及实现
根据中频端口输入信号频率范围为10 MHz这一特性,利用高频电路原理,设计利用电感与电容组合形成的带通滤波器,带通滤波器高端截止频率设计为100 MHz,低端截止频率设计为1 MHz,即1 MHz≤fc2≤100 MHz,使信号在1～100 MHz的频率范围内具有增益(衰减)平坦性,在10 MHz频段衰减基本为定值,同时,起到隔离直流信号和射频信号的作用,电容选择50 pF,考虑到直流及射频部分对于中频信号具有衰减性的影响,理论计算的电感量距离实际需要的电感量差距较大,电感值无法使用公式直接计算,因此,电感根据实际测量值选择。
2.3 直流部分低通滤波器的设计及实现
直流部分需要保证15 V及24 V直流电源通过,同时阻止射频信号及中频信号。由于24 V直流电源工作于大电流(约1.5 A),因此,绕线电感必须保证压降尽量小,绕线线径尽量粗,同时,绕线线径太粗,形成的分布参数大,易形成寄生高频电容,对高频、中频信号影响大,合理选择直流通路的电感成为直流通路设计的关键,在直流输入端,采用穿心电容,滤除高频成分,保证电源部分供电质量,电容实际选择值为1 000 pF,电感值根据实际测量值选择。
3 实验结果及分析
该测试架综合微波信号、中频信号、电源信号,实现多种信号的合成传输,在设计及实现上,创造性地采用微带电路与传统高频电路相结合,针对射频信号、中频信号、直流信号的特点,分别采用高通、带通、低通滤波器,巧妙地解决了多频段信号合成传输的问题,图4是该测试架的实物图,通过实验该测试架性能稳定、有效地使用在本单位的设备维修工作中。
参考文献
[1]梁昌宏.微波技术基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
[2]任伟.电磁场与微波技术[M].北京:电子工业出版社,2001.
[3]王新伟.微波技术与天线[M].北京:电子工业出版社,2003.
便携测试架论文 篇2
由此可见, 配电网网架图形为配电网络生产运行的基础, 配电网网架图形的图元准确性、数据及时性、图形显示合理性是配调生产的关键要素。如何使得配电网网架与生产实际保持一致, 已成为亟待破解的重要课题。
1 国内外研究现状
1.1 国内外现状
(1) 电子地图现状。电子地图软件一般利用地理信息系统来储存和传送地图数据。电子地图以GIS技术为基础, 融合了数据库技术, 其信息的可视化程度大大提升, 表现形式更加丰富。基于地理信息系统的电子地图拥有多媒体功能, 可以对其进行地图操作, 可以分析查找特定范围内的目标, 可以准确查找两点间最短路径, 可以对属性信息进行可视化分析、统计, 可以进行规划管理, 并具有网络功能。
目前, 电子地图应用广泛, 可用于城市规划建设、交通、旅游、汽车导航等许多场景中。在电力系统内, 电子地图被用于PMS系统 (生产管理系统) 中, 在日常巡视, 应急抢修、以及调度系统中均有较为深入的应用。
(2) 配电网网架。配电调度系统中, 配电网网架为重要的基础数据, 为配电网调度的正常运行提供基础支撑。配电网网架的维护需要专业的技能, 对运行人员的运维要求能力有较高的要求。
1.2 需解决的问题
从目前国内外现状来看, 配电网网架为配网调度运行的关键数据之一, 配网网架的正确性, 对配网调度的运行有着重要的影响。由于配网网架的技术性、复杂性以及专业性, 使得在日常运行及生产过程中, 配网网架图形缺乏及时动态更新的技术手段, 为加强管理, 迫切需要建设简单快捷、及时有效以及安全可靠性高的自动更新技术。为此, 需要解决以下几个问题:
(1) 数据更新及时性。配网网架作为配网调度运行的基础数据之一, 决定了配网网架并非固定不变的。配网网架根据实际配网运行生产过程的实际情况而变化, 因此配网网架具有动态性。如何将现实的情况及时而准确的在网架图中进行显示, 如何根据实际情况的调整对网架进行添加、删除、修改就成了需要解决的问题。只有解决了配网网架图更新的及时性和准确性, 使得配网网架图能动态的反应实际的配网运行状况, 才能更好的为配网调度进行服务。
(2) 操作简易性。根据配网调度要求, 配网网架要求与实际情况相符合, 因此在实际生产运行过程中, 无法使用逻辑图对实际情况进行操作, 因此需要将网架与实际地图保持一致。因此配网网架基本采用地理信息地图作为网架的基图, 在基图上勾绘出网架的形状以及各资产信息。将网架和地理信息图相结合, 这就要求在地理信息图上操作的简单性, 用户不需要具有专业的地图绘制知识就能简单而直观的反应网架的实际情况以及相应的变动。
2 系统功能
2.1 总体业务应用框架
系统总体应用框架如图1所示。本系统包括移动服务端应用、移动终端应用以及与配调决策支持系统的接口功能三个部分。
(1) 与配调决策支持系统接口。配调技术支撑系统接口实现了与移动终端之间电网数据、地理背景数据的双向交互及共享, 通过从配调决策支持系统获取地理背景、电网图形和设备台帐数据, 形成移动终端所需数据包并下载至移动终端, 并将移动终端上维护的图形和台帐数据同步至配调技术支撑系统。 (2) 移动服务端应用。作为配调技术支撑系统与移动终端应用之间的桥梁实现两者之间数据的共享与交互, 并提供终端及安全管理和系统管理等基础支持功能。 (3) 移动终端应用。从移动服务端获取作业任务后, 在移动终端上实现图形的查询、浏览、图形维护和台帐编辑等功能, 并将图形维护和台帐编辑结果更新至配调决策支持系统。
2.2 移动服务端应用
移动服务端为数据中心, 将所有移动终端数据在移动服务端进行存储, 包括地理信息图GIS的更新和下发, 台账数据表以及权限管理模块。
(1) 数据包管理。数据包范围的划定支持图中边界框选, 数据包中的数据包括框选范围内的地理图、站内模拟图、设备台帐数据。
移动终端启动时, 通过查询移动服务端是否有更新, 若有则通过在线自动更新的形式完成数据及任务的下发, 从而避免人工手动完成更新的。同时服务端可以主动推送更新数据至移动终端。
(2) 终端安全管理。终端设备权限控制功能, 只有注册在案的终端设备才允许通过接口实现数据的下载和上传。终端登录用户的身份校验传输采用加密方式确保相关信息的安全。终端文件采用存储卡+数据文件双重加密的技术手段, 保障数据安全性。
2.3 移动终端应用
移动终端根据下载的地理信息图及台账信息, 在终端完成业务应用。移动终端的使用, 使得现场工作人员能与系统进行交互, 能实时对数据进行更新, 提高了工作效率及准确度。
移动终端主要功能有: (1) 图形查询浏览功能。能实现地理信息图形的基础浏览功能, 包括平移、缩放、全景等基础图形浏览工具, 支持手势输入。 (2) 图形辅助功能。移动终端实现距离测量及面积测量功能, 通过GPS位置实现设备坐标采集, 从而将现场台账数据进行补充整, 同时通过现场拍照, 建立与电网设备的关联关系。
3 总体架构
3.1 应用架构
基于便携式移动终端设备内嵌图形应用软件, 具有电网图形、地理背景数据的图形显示、查询等基础图形功能;具有电网图形数据离线导出功能, 方便现场工作人员与实际电网和设备进行核对;具有电网数据维护功能, 方便现场工作人员在现场进行电网数据维护。
3.2 技术架构
电网图形移动应用系统主要由移动图形APP、电网图形移动应用服务及图形桌面应用三大部分组成。
移动图形APP运行在移动终端设备上, 实现电网图形、台帐属性数据的查询浏览、编辑等功能。移动图形APP底层利用嵌入式数据库 (SQLite) , 图形引擎采用与配调技术支持系统一致的数据模型、坐标系 (西安80) 及绘图算法, 支持Andriod/i OS/Windows Mobile/Windows RT等移动操作系统, 采用C++/QT实现。
图形移动应用服务运行在网络服务端, 为移动应用APP提供服务调用接口, 主要包括关系数据库服务、实时库服务、图形服务、电网GIS平台服务、离线数据管理服务等接口, 新增接口采用REST风格。
图形桌面应用在原有配调技术支持系统的基础上, 完成移动图形APP显示参数配置、网格索引优化配置、离线数据导出、电网编辑数据导入 (文件方式) 等功能。
3.3 应用效果
该项移动应用技术达到了国内先进水平, 能大幅提高电力配网业务的开展, 有效降低了生产运营成本。同时也为解决现场开展业务的关键性问题提供了解决思路, 为企业的信息化建设和应用水平的提升开辟了新的模式和方向。
配电网网架图形维护系统经过半年的上线运行, 对黄山市城区配电网网架实现全覆盖, 其中资产台账与实际匹配率达到98%, 数据更新同步每天一次, 保证了数据同步的及时率。
4 总结
便携测试架论文 篇3
目前, 国铁机车信号车载系统设备的技术日益成熟, 现已大量应用在铁路一线的运用机车上, 因而, 对设备的完整检测成为车间的一项重要工作。目前的设备的检测工作是在铁路机务段的库检环线上进行的, 定检时由两人协作, 通过发码测试并互相比较结果一致后, 才能确定机车信号设备正常。但该检测过程只能完成机车信号车载设备部分功能的检查, 无法对其功能和性能进行全面的检查。
因此, 为提高机车信号车载系统设备定检效率, 节省人力, 研制基于无线通信方式的机车信号便携测试终端, 对入库、辅修、架修、厂修的机车进行全面的标准化检测, 避免漏检、漏测情况的发生, 另外还能对入库检测机车、小辅修机车、架修机车、出厂机车等, 根据规定要求分别进行检测。
2. 系统组成
国铁机车信号便携测试终端主要由便携测试终端主机、管理计算机、简易环线发码器和机车信号主机组成, 通过2.4G无线网络, 便携测试终端主机、管理计算机和简易环线发码器之间实现了通信、数据交换和控制, 如图1所示。
3. 系统的硬件平台
国铁机车信号便携测试终端系统的硬件平台包括嵌入式模块、无线传输模块、监控模块和发码模块, 嵌入式模块与无线传输模块、监控模块和发码模块之间分别通过SPI、CAN总线和SPI通信。系统的硬件平台组成如图2所示。
3.1 嵌入式模块
ARM作为一款高性能、低功耗、低成本的嵌入式系统处理器, 将其选作检测节点处理器可全面提高节点性能。同时, ARM可加载操作系统Win CE6.0, 便于系统功能裁剪或扩展, 使应用更加灵活。另外, 硬件电路采用核心板+底板组合的设计方式, 简化了硬件设计, 方便了调试。
核心板是嵌入式系统的关键, 主要由ARM处理器、动态存储器 (内存) 、闪存组成, 另外带有128M Flash、64M DDR2内存和Micro SD卡插座, 实现对数据的运算、处理、存储以及接口电路的控制。ARM处理器选用Free Scale公司的MCi MX257, 主频400MHz, 工作温度范围-40℃~+85℃, 负责数据的运算、处理, 并控制几乎所有的外围芯片 (包括底板的接口电路) 。
3.2 监控模块
监控模块信号采样电路包括电压调理电路、接口转换电路和AD转换电路, 实现机车信号主机输出的110V电压、50V电压、信号灯、制式等模拟信号向数字信号的转换, 如图3所示。其中110V及相关电压采用隔离芯片HCNR201进行隔离;A/D转换器为CPU自带的转换器;外部参考电源选择高精度基准电源芯片ADR292, 基准电压为4.096V。监控模块控制电路为三极管驱动的继电器电路, 主要用于控制主机信号, 发码方式选用音频或钢轨。
3.3 显示模块
显示模块的触摸显示屏驱动电路以DS90C365为主芯片, 显示器驱动电路包括数模转换芯片ADV7123和电平转换芯片74HC245, 两者与嵌入式模块通过显示驱动接口总线相连, 如图4所示。
3.4 发码控制模块
发码控制模块采用芯片CS4272和MC33202D, 信号经过低频和载频调制后由嵌入式模块发出并在此生成波形, 最终从监控模块输出, 如图5如下。
3.5 无线数据传输模块
鉴于在铁路现场不方便敷设电缆, 选用Wi-Fi无线网络方式作为数据传输通道, 将机车信号主机测试数据发送至信号工区的检测系统服务器。检测系统服务器显示当前测试工况、测试状态, 并能记录、保存、回放历史数据, 便于分析。
无线数据模块采用的Wi-Fi无线网卡集成了微控制器 (MCU) 和2.4GHz无线射频收发芯片, 支持基于AP的网络 (Infrastructure) /对等网络Ad-Hoc (IBSS) ) /虚拟AP模式, MCU内置TCP/IP协议栈, 采用单3.3V供电, 工作温度范围-10℃~+70℃, 内置PCB天线, 也可外接天线, 与嵌入式模块通过SPI通信, 硬件结构如图6所示。
3.6 RFID无线采集模块
RFID无线采集模块包括天线、无线接收器、数据处理模块等, 与嵌入式模块通过串口通信, 读卡距离最远30米, 工作温度范围-40℃~+80℃, 工作频段2.4GHz~2.5GHz, 全向识别, 可有效捕获移动速度200km/h以内快速移动的电子标签。电子标签每秒主动向外发出三次编码唯一的无线信号, 若在读卡器的有效测量距离内, 将被读卡器上的天线接收, 经过读卡器解码后信息将通过TTL232接口传送给管理系统或其他监控系统。
3.7 语音提示模块
当机车信号便携测试终端需要外部干预时, 语音提示模块对外界发出语音提示。为了降低功耗, 减少器件数量, 语音提示与发码设计共用音频控制模块。其中左声道用于发码, 右声道用于语音提示, 两者通过程序控制继电器的来实现复用。具体电路包括音频控制电路、继电器切换电路、功放电路和喇叭。功放电路和喇叭均采用隔离电源, 提高了音频播放质量。具体电路如图7所示。
4. 系统软件构成
机车信号便携测试终端软件系统分为嵌入式系统软件、监控系统软件和上位机系统软件。嵌入式系统软件控制发码输出、无线数据传输模块与管理计算机通信和显示驱动, 通过CAN总线读取110V、50V、制式信号、信号灯等信号的数据, 完成数据的运算、处理、存储以及接口电路的控制等功能。监控系统软件接收嵌入式系统的音频信号并发码给机车信号主机, 完成对信号数据的采集及相关控制等功能。管理计算机系统软件实现便携测试终端测试文件的接收、读取、打印、存储等功能。
5. 结束语
铁路现场使用机车信号便携测试终端时, 只需一人就能录入车载设备基础信息, 测试设备指标和环线发码, 判定设备状态, 转储记录信息, 设备定检信息则自动形成报表并输出。机车信号便携测试终端的研制, 将为电务维护提供便捷手段, 确保机车信号检测质量, 避免隐患故障机车带病出行。本系统将在科技创新、保障国铁机车安全运行方面发挥积极作用, 具有广阔的推广市场应用前景。
摘要：国铁机车信号便携测试终端运用Wi-Fi无线网络通信技术, 完成对机车信号车载系统设备功能指标和地面环线发码的检测, 通过USB接口对记录信息进行转储并生成相应的测试报表, 采用RFID卡无线射频技术进行设备管理, 便于铁路一线技术维护人员的工作。
关键词：机车信号便携测试终端,监控模块,发码器,Wi-Fi无线网络,实现方案
参考文献
[1]陈鹏.机车信号环线检测方法改进[M].北京:铁道通信信号, 2007 (5) .