摘要：本文分析了合成儀器自動測試系統的結構特點。對LXI平臺、PXI平臺和混合平臺構建的三種不同結構的合成儀器自動測試系統特點作了介紹。

關鍵詞：合成儀器；自動測試系統；系統平臺；LXI接口；PXI接口

引言

　　合成儀器是近年來測試測量儀器業界的最熱門話題，因為美國國防部門放棄自動測試設備的專用采購，改為商業現貨采購，同時提倡各軍兵種的自動測試設備結構的模塊化，利用數量有限的通用模塊綜合成各種不同應用的測試測量系統，簡稱合成儀器。實際上“合成儀器”只是一個技術名詞，作為表達一種不同于“自然儀器”的新測量學或者新的測試測量學科之用。

　　合成儀器的典型系統構成可分為三個子系統：數字處理和控制子系統，A/D和D/A轉換器子系統，以及信號調理子系統。再由三個子系統形成兩個鏈路，即激勵鏈路和測量鏈路，在兩個鏈路之間連接被測器件。這些子系統又由數量不多的基本模塊組成，整個系統好像積木魔方體，每邊只有幾塊基本積木即可組合成無數多采多姿的圖案。合成儀器是由基本模塊組合而成，而且組合體的總數遠大于基本模塊數，因而，有些合成儀器專家認為使用“協調儀器”更為確切。合成儀器與軟件定義無線電有相似之處，但是后者也只有合成功能，欠缺測量和分析能力。合成儀器與虛擬儀器更為相近(實質上虛擬儀器屬于合成儀器的超集)，前者比后者的內容更完善。所有合成儀器都是虛擬儀器，同樣具有虛擬面板，由軟件映射和擴展硬件的功能，由PC管理數據流、分析和表現結果。但是虛擬儀器的硬件來自自然儀器，而合成儀器的硬件來自基本儀器模塊，軟件起著更大的作用。

　　目前，合成儀器主要用戶是國防/航天部門，設備主要是微波/RF頻段的自動測試系統(SI-ATS)，由于起點比較高，能夠供應這些設備的測試測量儀器公司還不多。以下介紹三種有代表性的合成儀器ATS系統，第一是安捷倫(Agilent)公司的SI儀器系列，第二是艾法斯(Aeroflet)公司的SMARTE系列，第三是國家儀器(NI)/相位矩陣(Phase Matrix)/BAE系統三家公司合作開發的PXI合成儀器系列。

LXI合成儀器SI系列

　　安捷倫科技公司在2006年5月宣布六種獲得LXI聯合體認證的A類LXI標準模塊，并且借助這六種LXI模塊構成業界第一套合成儀器ATS系統。隨后該ATS交付美國海軍使用，作為飛行電子設備測試和維護的裝備，成為美國國防部新一代測試計劃(NxTest)試點工程項目，即統一自動支援系統(CASS)的商用現貨采購裝備，并考核合成儀器的全面性能。2007年安捷倫正式將合成儀器列入產品目錄，作為軍民兩用的測試測量儀器和自動測試系統供應。

　　安捷倫的六種合成儀器的型號如下：

　　· N8201A數字下變頻器SI模塊
　　· N8211A模擬上變頻器SI模塊
　　· N8212A矢量上變頻器SI模塊
　　· N8221A中頻數字化儀SI模塊
　　· N8241A任意波形發生器SI模塊
　　· N8242A任意波形發生器SI模塊

　　顯然，以上六種SI模塊都是從安捷倫的GPIB總線臺面儀器作重新設計成為LXI模塊，并且滿足A類標準。為了構建成完整的ATS系統，還可選用安捷倫的B類或C類LXI模塊，或者采用其它儀器公司供應的LXI模塊構成ATS系統。

　　為了滿足美國國防部對合成儀器ATS系統現在和將來的測試方案，A類LXI模塊還需要經受四種特殊測試。它們分別是飛行路線測試、中間級(I-Level)測試、庫房測試、制造商(OEM)測試，具體內容如下：

　　· 飛行路線測試——在這種運作下，模塊內的接收系統從飛機或車輛接收消息，形成“注意”標志。當系統回到基地，立即識別和找出需要校正的子系統，將損壞單元記錄到中央數據庫，以便在整個處理過程中跟蹤該單元。

　　· 中間級測試——測試關鍵在于識別出子系統的損壞模塊，如果能夠移去該模塊，則記錄到中央數據庫，然后進行下一步測試。

　　· 庫房測試——在集中的維護中心內，對損壞模塊作板級的元件識別，然后將維修的單元送回備件庫進行修理。目標是提高飛機或車輛的可用性。

　　· 制造商測試——在標準流程中，合成儀器的ATS系統的板卡、模塊或子系統在交付部隊和進入服務前應該進行OEM測試。如果制造商和部隊都采用相同的硬件/軟件測試系統，則測試結果具有更高的可信度。同時極大的地降低ATS系統的開發成本，以及部署和支援的費用。安捷倫公司的合成儀器ATS系統與具有相同特性的臺面儀器測試系統的對比如圖1所示，前者使用上、下變頻器、中頻數字化儀、任意波形發生器等模塊儀器為主，后者使用微波信號源和頻譜分析儀等傳統臺面儀器為主，突顯合成儀器具有節省機箱空間、節約功率和機動性的優點。

圖1 合成儀器ATS系統與具有相同特性的臺面儀器測試系統對比

SMARTE合成測試環境系列

　　艾法斯公司是一家微波/RF測試測量儀器供應商，對合成儀器有十年以上的開發經驗，前期曾推出基于GPIB臺面儀器和基于VXI模塊儀器的合成儀器ATS系統，并且供應3/6GHz的多種PXI發生器/分析器組成的測量子系統和完整系統。它的合成系統部負責偵察雷達、人造衛星、電子對抗、導航識別、軍用ATS系統、通用微波測試的設備。去年底合成系統部公布開發成功第五代的高性能合成測試環境SMARTE5000(合成多功能的自適應可重配置測試環境)，并展出樣機。艾法斯公司認為SMARTE5000是業界領先的合成測試系統，具有高度集成和完整解決方案的測試環境，而其它競爭對手的合成儀器測量系統只是臺面儀器或合成儀器的集合體，系統級的支持卻留待ATS系統集成商或用戶自行解決。