某型飞航数据链测试系统的计量研究与设计应用论文.pdf

数据链技术以其优越的技术性能在飞航领域逐步推广应用，部分飞行器全系统更是以数据链技术为其应用核心，在其配套系统中，与数据链相关的设备涉及广泛、应用不尽相同：包括飞行器测试系统及其相关数据链测试设备、火控系统及其相关数据链应用设备、数据链传输系统单机测试设备、地面指挥系统模拟器、数据链传输系统模拟器等等几乎所有与飞行器关联的配套系统都配备了与数据链相关应用设备以飞行器测试系统为例，数据链是该飞行器系统的重要部件，测试系统需要对数据链进行详细的功能和性能检查，并在全系统工作中测试数据链与其它系统配合工作的协调性具体测试内容包括对链路和线路的功能性测试，即各设备的功能、各条通讯线路的传输内容、各条通讯线路的沟通完好等，以验证使用中各部分的工作状态是否正常；性能测试包括链路设备的发射功率、接收灵敏度测试以及大功率工作情况下线路传输的能力考核等由于数据链在飞航领域的使用方式、使用条件和特殊使用要求等限制，一般不能直接对其编码形式、传输误码率等指标进行考核，通过原理设计和模拟传输使用对这类相关指标进行保证，并通过其它测试内容来间接考核确认数据链作为飞行器应用的重要环节甚至技术核心，所有配套设备都应该能够准确表征数据链状态，在确认其功能、性能正常后才能使用。

所以数据链配套系统的计量至关重要，只有测量准确的设备才能衡量数据链的相关性能指标1 ．3 飞航数据链计量参数介绍表征数据链工作状态的参数有很多，如误码率、发射功率、接收灵敏度、波动范围等等但并不是所有无线链路的设计参数、工作参数都需要计量，这主要由数据链系统及其配套设备应用决定飞航领域中验证产品自身状态主要通过测试这一环节飞航产品的测试分为单机测试和系统测试，单机测试主要是基于系统部件产品的测试，由部件单机测试设备完成；系统测试则是对飞航产品全系统进行测试，验证每个部件在系统中的工作状态及其与其它部件配合工作的协调性表征数据链系统工作状态最确切的方法应是对所属飞航产品的系统级测试由于部分数据链中的参数如基带频率、编码形式、误码率等如果采用最直接的测量方式，会关系到全系统使用和承制方设计的核心保密问题，一般都要采取闭环模式测试，即由数据链的研制和承制单位进行研制、生产配套测试设备( 包括系统测试设备的相关功能测试产品) ，通过这些设备配合完成数据链系统相关功能考核还有很多类似的参数一般都会在系统的功能测试中完成考核，比如功能测试中的图像功能传输测试、指令功能传输测试等，以地面使用设备为参考基准测试验证数据链系统的相关参数满足要求、使用功能正常。

还有一部分参数用于表征数据链系统性能，如发射功率和接收灵敏度，通过地面测试设备与数据链系统建立起无线链路，变化地面设备收／发状态考核无线链路另一端的发／收性能，性能参数的量化也是以地面设备为参考基准进行反算，验证数据链系统的相关性能参数是否正常由于数据链系统的工作性能和功能都是基于地面测试设备进行衡量和计算的，所以测试设备的相关功能和性能必须稳定可靠并且准确，这就需要定期计量，完成对地面设备的维护和状态确认经过上述各种使用环节利弊关系衡量、设计实现及相关标准要求，数据链项目的计量参数最终锁定为对发射功率的计量和对接收灵敏度的计量，共两种参数此处不再赘述相关参数的选择过程，这两个参数可以直接或间接覆盖所需测量的多个参数表征的状态；其它关键参数通过设计保障、地面设备自检和闭环测试等方法可以进行有效考核确认飞航领域数据链应用由于使用同类方式和成熟设计参照等原因，在计量关键参数选择上基本相同发射功率一般使用微波功率计在工作频段上进行计量就可以完成，但飞航领域使用的数据链通信一般是各种形式的调制信号，用功率计计量的结果需要参考设计理论门限并进行一定的样本统计和估算，才能给出合理的计量门限接收灵敏度表征设备在所设计数据链线路上有效接收信号的最低门限值，这个参数在测试过程1 0 6中，可以反推核算数据链系统有效发射功率指标，即测试系统与被测数据链系统建立稳定的无线链路后，由数据链系统发送信号、地面测试系统接收信号，通过累加线路损耗，空间衰减等损耗( 或增益)的数值，再结合可调衰减器和接收灵敏度数值，即可计算出数据链系统的有效发射功率。

2 接收灵敏度计量方案设备的接收灵敏度是表征设备捕获信号强弱能力的参数，是设备自身的固有特性，不随输入端的能量变化而改变，只和自身系统的设计制造和器件特性相关所以定期计量该指标除了应用于对被测对象相关参数计算还可检验设备自身性能是否下降接收灵敏度的计量需要一个已溯源的信号源进行配合，逐渐变化信号输出，找到该设备最低可有效接收信号的输出门限值，从信号源上读出该数值，再累计该线路上的损耗( 如系统中加入固定衰减器、放大器等) ，最终得出的结果即是接收灵敏度从原理分析，被计量的设备用于测试数据链系统，计量该设备时需要有一同类型信号输出，相当于将被测数据链系统的有效信号发射部分做成独立地面可溯源设备即可从飞航领域数据链系统相关应用设计的角度考虑，在数据链及其系统配套测试设备由同一集体设计承制的情况下，从设计原理、研制成本和其它限制关系出发，其相应的计量设备也可以由同一集体研制但是从产品配套目的，溯源过程和测量精度等技术角度考虑，上述方案存在溯源传递过程控制问题以及全系统研制串联过程缺少独立的第三方判定等不周之处溯源传递过程中测量精度主要是从设计使用考虑，飞航飞行器数据链系统的设计研制必须保证一定精度才可以满足高效可靠的使用要求；其配套测试设备必须具备一定测量精度才可以作为测试依据；如果由同一设计研制集体在同原理设计基础上再提高一级精度设计计量设备，想必在设计思路容易被局限且采用同一设计基础的情况下，其研制难度和研制成本将大大提高。

全系统研制串联过程缺少独立的第三方判定是因为“被测对象一测试系统一计量设备”该研制路线全部由一家完成设计研制，采用相似设计原理，在研制过程中被测对象和测试系统之间出现争议之时，作为同原理、同设计的计量设备很难被信服的作为判定工具解决争议，更何况很容易出现在相同设计原理情况下每种设备都忽略同一问题而无法进行争议的解决所以在数据链无线链路核心内容无法改变的情况下，需要改变最初的可溯源信号源设计思路，在串联环节中引入新的“独立”设计，规避周设计的问题以本文背景项目展开研究，可溯源信号源用于将传输关键数据调制到固定频率载波上，然后进行无线传输由于受各种关系限制，传输的关键数据编码不可能引入新的设计，所以将数据编码和调制发射的功能分开设计，同时引入射频替代的方法，即规避了局限又解决了上述种种问题方案设计如图1 所示：如图所示，将核心数据编码部分集中放入专用基带信号源，通过信号发生器将不同数据调制到不同频率上进行发送，利用可图1 接收灵敏度计量设备方案设计图变衰减器调整信号输出功率，测量出接收灵敏度此种设计不但可以解决前述问题，还具有如下两个优势：l 、该方案中需要溯源的部分只有可变衰减器和信号发生器，便于溯源和配套管理使用，2 、专用基带信号源可将所有使用信号种类囊括其中，包括本项目和其它同类项目，具有扩展性和通用性，降低研制成本和难度。

3 计量系统硬件设计及扩展3 ．I 系统硬件设计1 0 7。