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衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)高低溫試驗理論分析

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: www.shubeikang.com 發(fā)布日期: 2020.04.02
    高低溫試驗是驗證設(shè)備在實戰(zhàn)或使用條件下的適應(yīng)性并剔除設(shè)備潛在故障的有效手段。因此,設(shè)計的試驗和評定方法要能檢驗到設(shè)備每個模塊、芯片在高低溫條件下的工作狀態(tài),這對設(shè)備性能與可靠性提升、設(shè)備質(zhì)量保障十分重要。

    1、工作溫度確定

    確定高低溫工作溫度需考慮兩個因素:設(shè)備壽命期內(nèi)可能遇到的極限氣候條件;在現(xiàn)有科技條件下設(shè)備硬件各模塊、芯片可承受的極限溫度。氣候類型主要有5個:基本、熱、冷、嚴(yán)冷、沿海/海洋。我國大部分地區(qū)屬于冷.基本和沿海/海洋氣候,溫度在-40℃左右,溫度在44℃左右。目前組成衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的核心模塊多數(shù)是國內(nèi)自主研發(fā),可承受的極限工作溫度在-40~65℃。綜合以上因素,為了既能達(dá)到試驗?zāi)康模植皇乖O(shè)備遭受破壞,可確定高低溫試驗溫度為-40~55℃。

    2、試驗方法設(shè)計

    衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)是大系統(tǒng)服務(wù)的載體,可捕獲、跟蹤衛(wèi)星信號,并完成實時信息解算和顯示。作為一種特殊的通信設(shè)備,高低溫試驗可設(shè)計兩種方式:無線條件和有線條件。前者是將接收機(jī)整機(jī)、配件和外置發(fā)射天線放入高低溫試驗箱內(nèi),啟動試驗箱升溫或降溫到指定工作溫度,保持1h,然后利用衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測試系統(tǒng)控制信號源通過發(fā)射天線連續(xù)播發(fā)某模擬場景下某頻點的衛(wèi)星信號,接收機(jī)通過本機(jī)天線接收該信號,通過串口上報相關(guān)數(shù)據(jù),利用測試評估軟件完成對接收機(jī)的評定。后者將信號源播發(fā)的信號通過外置的低噪放模塊與接收機(jī)有線測試口直接相連來進(jìn)行收發(fā)。連接方式如圖1所示。

圖1 連接方式

    兩種方式各有利弊。無線試驗條件是對整機(jī)的測試,但由于衛(wèi)星信號在高低溫試驗箱內(nèi)受多徑效應(yīng)影響,信號不夠穩(wěn)定,需提高信號功率,大約在5dB左右,且捕獲、跟蹤信號的效果受接收機(jī)與外置天線相對位置和角度的影響很大。有線條件下,衛(wèi)星信號沒有多徑效應(yīng)等因素的影響,信號非常穩(wěn)定,測試結(jié)果能準(zhǔn)確反映設(shè)備的工作情況,但這種方式的缺點在于它并不是設(shè)備實際工作方式;在整個試驗過程中,信號的濾波、放大、去噪等是通過外置的低噪放模塊完成的,沒有通過本機(jī)的天線部分,所以不能達(dá)到對整機(jī)測試的目的。
綜上所述,衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)高低溫試驗中應(yīng)采取有線加無線的方式來保證試驗的準(zhǔn)確性、公平性和完整性。

     3、合格性判定方法

    對于衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)來說,評定它性能和功能的指標(biāo)有十余項。在高低溫試驗中用什么來評定設(shè)備是否合格,既能準(zhǔn)確判定設(shè)備在高低溫下的工作狀態(tài),又能排除算法的影響從而找到故障的本質(zhì)原因,是非常重要的一個課題。
    接收機(jī)接收到信號源發(fā)播的射頻信號,經(jīng)過濾波、去噪放大、變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換、解擴(kuò)、解調(diào)后為某模塊提供時鐘信息,然后某模塊產(chǎn)生碼源給基帶芯片,完成對信號的捕獲、跟蹤等,并由DSP來解算定位和測速,終由ARM將解算后的數(shù)據(jù)上報并顯示。雖然定位精度能夠反映整機(jī)在高低溫下的工作狀態(tài),但不能作為排查故障原因的依據(jù)。
    為了達(dá)到環(huán)境試驗的目的,在測試定位精度的同時還應(yīng)檢測誤碼率,即解算導(dǎo)航電文的正確程度,它只需要C碼,無需借助前文提及的某模塊。在高低溫工作試驗中誤碼率達(dá)到指標(biāo)要求,而定位數(shù)據(jù)不上報或精度不達(dá)標(biāo)的話,問題即鎖定在了某模塊和DSP模塊上。
    如果誤碼率不能滿足指標(biāo)要求,則很容易在天線.低噪放、射頻、A\D、基帶中排查問題。天線是無源設(shè)備,不受溫度的影響;A\D是非常成熟的芯片;低噪放可通過有線和無線的試驗方式來檢驗,所以問題鎖定在射頻和基帶模塊上。
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