为了实现上述目标和解决挑战,我们的工作重点是在公共和共享技术的框架内尽可能多地使用商业现成产品(COTS)。也许满足这个目标的最重要的技术是合成仪器(SI)。
根据SIWG的定义,SI是一个可重构的系统,它连接一系列基本的硬件和软件组件,配备标准化的接口,并使用数字处理技术来产生信号和进行测量。
在仪器仪表行业,另一个熟悉的名字是虚拟仪器(VI)。虚拟仪器是美国国家仪器公司(NI)在80年代首先提出的一个概念。它是与日益发展的计算机硬件、软件和总线技术、测试技术和仪器紧密结合的新技术。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信和图形用户界面的软件组成的测试系统。这是一个由计算机操作的模块化仪器系统。
从上面的介绍可以看出,VI是基于计算机系统的测试系统,由模块化的仪器机箱通过标准总线组成,如IEEE488、VXI、PXI等。它充分利用计算机特有的智能功能,如运算、存储、回放、调用、显示、文件管理等,开发出一套完整的软件,将传统仪器的专业化功能和面板控制变成软件,从外观到功能与传统硬件仪器完全一致。同时其主要特点是硬件功能的软件化,倪甚至提出了“软件即仪器”的口号。相比之下,SI试图在分析仪器功能要素的基础上给出一个通用的仪器结构。例如,测量仪器总是包含基本的固定部件,如激励源(发电机)、A/D、D/A、信号调节器、测量装置等。,从而形成系统架构,形成测试系统。在应用方面,VI似乎侧重于数据收集和分析;SI主要用于射频和微波测量系统。
基本上,在核心仪器的电路构建模块的基础上,SI通过软件算法和硬件模块综合了传统测试仪器中必不可少的激励源或测量功能。SIWG定义的SI框图如图1所示。它可能受到广泛接受的“软件定义无线电”和其他通信系统技术的影响。该框图有许多相似之处,模块化特性允许系统集成商根据各自的应用定制仪器。系统结构支持:
SIWG在测试行业有100个成员,在国防部有40多个公司和机构。其目的是:“定义SI及其属性。研究开发一个既能平衡用户和供应商目标,又能促进整个测试生命周期内的技术进步和适应性,并补充/支持其他相关测试测量行业工作的框架结构。”
Test在近两年前成立了ATML和CTI工作组,ATML工作组专门负责为测试环境中的重要软件接口开发通用XML解决方案。目前,该组织已成为IEEE SCC20工作委员会,并将在不久的将来发布首个ATML方案标准。CTI工作组负责开发通用的、通用的和可扩展的测试接口,为各种国防部服务提供测试系统之间的互操作性。该组织正在完成接口定义,并将在不久的将来发布。
国防部已经开始实施几个重要的NxTest相关项目。也许最重要的是ARGCS(敏捷可重构全球作战支援)计划。这项具有挑战性的ACTD(先进概念技术演示)计划由IPT NxTest公司赞助,并已获得美国国防部秘书处的授权。ARGCS是美国第一个主要的联合服务测试系统计划。该计划最终将为海军、陆军和空军形成一个公共的、可扩展的测试平台。ARGCS测试平台举例说明了绝大多数可扩展和可重构的测试系统结构。该平台可以支持工厂级、供应站级、中转站级和工作站级测试,也可以支持简单和复杂的系统结构。每个系统可以共享相同的核心硬件和软件模块,同时构成一个专用的工作站,从而实现前所未
Aeroflex系统部从领先的通信卫星供应商那里赢得了合成射频和微波测试系统的第一份合同。九个系统中的第一个系统叫STI1000,可以独立使用,也可以通过外部网络控制,作为企业级自动测试系统。它可以大大增加测试次数,同时减少操作和测试硬件造成的测量误差。
STI1000通过其数字合成激励源和响应系统设计,利用硬件和软件组成满足用户特定要求的测量系统。该仪器可以复现微波系统测量系统的多种功能,包括微波功率计、微波频率计、多信号源、频谱分析、矢量网络分析、噪声计、内部调制分析等。其基本组件包括几个激励源和一个快速响应测量通道。选项包括用于复杂模拟和数字调制波形分析的任意函数发生器、遥测和控制路径以及多个响应通道。一种创新的校准设计,可以在不断开卫星的情况下进行完全校准,整个过程只需要几秒钟,大大降低了系统或温度变化带来的误差。
STI为用户提供“可编程固件”来优化测量仪器。凭借全新的设计理念,STI1000可以轻松添加测试功能和修改测试算法。此外,该仪器可以定制简单的结构,如数据格式,测量报告,用户界面和图形输出。可以通过TCP/IP标准仪器接口控制任何外部计算机平台和商用测试控制软件,还提供VXI即插即用驱动程序,集成到用户的测试控制软件中。其多层结构系统确保数据采集和处理能够尽快执行。
STI1000快速优势的关键之一是采用“测试集成”方案。这种集成使仪器能够收集单个数据集,并提供多种测量要求的结果。例如,带内、带外、群延迟和放大器传递特性的结果从单个数据集中提取。仪器调整、采集和测试一体化的完美结合使仪器具有无与伦比的数据吞吐量。
除了上述功能外,仪器还采用了独特的编程方法“测量粘合程序”(script),通过下载粘合程序文件来定义个性化测量的方法。这样,通过一个简单的命令就可以将它从一种测量(如矢量分析)转换为另一种测量(如增益传递特性测量)。可见不是仪器驱动,而是测量驱动。目前,可用的测量涵盖了传统仪器的所有功能。