如何利用基于PXI的下一代ATE系统测试平台进行军事/航天/卫星电子设备测试

前言

        自动测试设备（ATE）系统用于在生产产品或产品使用过程中测试电子组件，子组件或完整系统的功能和性能，以确保他们可操作性。对设备、电路板、子组件或系统的测试要求从简单到复杂，设计测试系统的方法可能基于定制以及专有硬件和软件，或基于商用现成品（COTS）技术。

       20世纪60年代末，商用ATE系统首次出现在市场上。这些ATE系统基于专有的数字、模拟和交换架构，并被广泛的客户用于高价值、关键任务产品的功能测试和验证，例如：

•板级和系统级航空电子设备。

•武器和航空电子设备的测试和修理。

•通信和卫星子系统。

        在过去的10到15年中，许多公司已经从传统的专有ATE硬件过渡到基于COTS的工业标准硬件，以支持其对功能测试的需求。随着先进的、高性能的板卡模块化平台如PXI（PCI仪器扩展）的出现，终端用户和测试系统集成商已经能够利用COTS仪器和系统的先进功能，用经济高效、占地面积小的解决方案取代传统的专有测试平台。

模块化平台特点与优势

        除了用最新的和可支持的系统替换过时和不受支持的系统（通常称为“遗留替换”），COTS仪器产品和系统与传统的专有或定制测试系统相比具有多种优势：

•灵活性：测试系统可以配置为完全适合测试应用程序的

•支付能力：对基于COTS的系统的开发、拥有和运行所需成本通常比传统定制或专有系统更低。

•可扩展性：基于COTS的系统可以是大的也可以是小的，从便携式或台式系统到大型的、基于机架的系统都行，它可以应用于各种复杂的测试应用。

•可升级性：随着测试需求的变化，可以通过合并一个或多个模块化仪器来增加额外的测试能力。

•可兼容性：由于许多供应商都会生产符合行业标准平台的模块化测试产品，用户可以从一系列兼容产品中进行选择，以确保其测试系统的长期生存能力。

•持续开发：每年都会有新的货更新的测试产品被发布。随着对该技术的持续投资，升级能力会不断增强，系统被淘汰的的风险也不断降低。

          用于任何测试应用程序（新设计或旧版替换）的典型ATE系统可以包括以下一种或所有功能，无论需要何种类型、数量和配置，都可以满足特定的测试需求，并且他们是基于PXI板卡模块化的架构：

•高性能数字子系统，可支持传统和高级数字测试功能。

•每个测试仪I/O引脚上的模拟和数字测试能力，允许每个引脚支持模拟或数字测试能力。此特性提供了测试系统的灵活性，并方便了现有测试夹具的重用（如果需要）。

•一种性能模拟开关矩阵和相关软件，用于管理信号的端到端路由，允许将多个模拟测试资源路由到测试仪的任何I/O引脚（即任何资源到任何引脚）。

•管脚复用能力，可以与模拟开关矩阵集成，允许测试系统支持高I/O计数板或多个ITA（接口测试适配器）配置。

具体应用

半导体测试

        PXI平台在较小的占地面积内为半导体测试应用提供了强大的功能，例如新器件的设计、开发、原型设计和特性描述，以及集中生产（低批量、高混合）和进货检验。应用于工程或小批量生产的系统可以被快速开发，并且随着生产量的增加，可以轻松地从占地面积小的台式系统扩展到更大的机架式配置。

        在基于PXI的测试系统中提供了一个强大的基于PXI的性能测试包。所谓的“遗留”半导体测试仪最初应用在几十年前，现在仍被许多半导*造商使用，但这些遗留测试系统往往缺乏测试当今器件的能力。通过将PXI机箱和仪器集成到传统半导体测试仪中的技术插入可以为这些原本过时的系统注入新的活力，从而获得合理的价值（图1）。

                                    图一 基于PXI的模块化平台为传统的半导体ATE增加了测试能力 

卫星/航空电子设备测试

        为了满足航空电子设备或卫星测试等航空航天应用的复杂测试要求，PXI平台提供了超过55家供应商和1500多种模块化仪器和产品以供客户选择，从而能够设计出满足当前和下一代测试需求的ATE系统（图2）。行业标准模块化COTS测试硬件的随时可用性可使备件易于库存，可以减少停机时间并确保工厂生产效率。

 

 

 

                                                       图2  基于PXI的模块化测试系统和子系统支持复杂的测试应用

军事/航天测试

        精确制导的“智能”武器已成为全世界先进军队的首选武器。必须有能力且有效地对这些复杂弹药及其相关武器进行功能性电子测试，以确保其性能良好和安全可靠地运作，从而保持高度的任务准备状态（图3）。

                                                       图3 基于PXI的加固测试系统确保飞行线的任务准备就绪

        历史上，武器测试系统都是基于专有体系结构，专门为特定应用而构建的。然而，对于测试应用，利用现有行业标准的能力去提供一个有吸引力和灵活的替代方案，提供广泛的仪器和接口选项，可以满足从工厂到飞行线到仓库的武器测试要求。军用飞机及其相关武器系统的寿命周期非常长，在许多情况下，他们的寿命周期已经超过了最初确定的使用寿命。最初部署时为支持这些关键任务系统而设计的遗留测试集本身要么已经过时，要么缺乏测试当今先进智能弹药和武器系统所需的能力，导致资源利用效率低下，并危及任务的成功完成。

        此外，新的和先进的电子系统和子系统在不断被研发出来，这就需要测试解决方案，不仅可以支持遗留产品，还可以支持与卫星、通信、电子战、军备和雷达系统相关的这些新的、先进的一代产品。当PXI体系结构与全面的测试程序迁移工具相结合时，它提供了与这些遗留平台相关联的所需功能，同时为下一代产品提供了高级测试功能。

        基于PXI的测试解决方案可以为传统武器系统以及当前和下一代需求提供支持。模块化测试平台的主要优点包括能够配置一个不仅可用于生产车间、维修库或后备箱的受控环境中，也可用于现场或飞行线上的测试系统。便携式、加固的测试集可在需要时提供故障排除和修复功能。模块化架构提供了一种自然的升级或现代化途径，以便在新需求出现时纳入额外的测试能力和对任务最小的影响，并且可以无缝兼容。

结语

        对于遗留的和下一代测试需求以及各种商业和军事应用，PXI架构提供了一组强大的性能测试功能。通过使用基于COTS的卡模块化测试平台（如PXI），最终用户可以选择配置这些系统，使其具有中等到较高的引脚数和各种仪器，并能够以适中的成本获得正确的测试解决方案。更多相关信息可以查看，或关注半导体测试公众号。

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