Solution de commutation PXI Genasys de Marvin Test Solutions

L’efficacité d’un système de test repose sur une architecture de commutation adaptée



  • De nombreux systèmes de test fonctionnel reposent aujourd’hui sur une architecture PXI bénéficiant ainsi de sa modularité et sa flexibilité.
  • Cependant, la conception d’un système de test compact combinant dans une même plate-forme toutes les capacités de mesure et de commutation nécessaires est un véritable défi.
  • Mike Dewey, directeur marketing, Marvin Test Solutions, détaille les spécifications de la plate-forme de commutation Genasys et explique les avantages qu’elle procure pour la mise en oeuvre d’applications de test fonctionnel. 

La plupart des systèmes de test automatiques ont recours à un sous-système de commutation afin d’acheminer les signaux des ressources du système de test vers l’ensemble des points de test de l’unité sous test (UUT pour Unit Under Test). La conception d’un système de test est un véritable défi pour lequel il faut prendre en compte une multitude de paramètres et faire face à diverses contraintes telles que l’espace disponible, la performance, la flexibilité, la maintenabilité et la fiabilité.

En outre, l’emploi par l’application d’anciens instruments, rend la tâche plus difficile afin de s’assurer que les exigences de commutation actuelles et futures seront couvertes ainsi que celles déjà anciennement établies.

De nombreux systèmes de test fonctionnel reposent aujourd’hui sur une architecture PXI bénéficiant ainsi de sa modularité et sa flexibilité. Cependant, lorsque l’instrumentation est associée au dispositif de commutation, les ingénieurs de test sont parfois confronter à un autre défi : concevoir un système de test compact qui combine dans une même plate-forme toutes les capacités de mesure et de commutation requises.

Architecture de commutation

Pour répondre aux besoins d’une large gamme d’applications de test impliquant des signaux mixtes, une nouvelle architecture de commutation évoluée, basée sur le format PXI, peut offrir aux ingénieurs la flexibilité et la modularité recherchée pour une grande diversité d’applications de test mettant en œuvre un plus ou moins grand nombre de points de test. Basée sur une plate-forme PXI au format 6U, cette nouvelle architecture de commutation renforce la flexibilité du facteur de forme 6U en offrant la compacité attendue tout en associant les ressources de commutation et d’instrumentation, dans un seul châssis PXI. En voici les éléments clés :

• Une matrice analogique extensible et modulaire supportant un bus interne de 16 liaisons pour router les signaux analogiques et de déclenchement d’un instrument vers l’interface du récepteur

• Une architecture matricielle qui peut supporter un grand nombre de signaux d’entrées (jusqu’à 64), de sorties et de lignes de déclenchements

• Une bande passante totale supérieure à 20 MHz (indépendamment de la configuration de la carte de commutation) avec des cartes de commutation dédiées présentant une bande passante au-delà de 500 MHz.

• Configuration de broches multiplexée supportant plus de 2200 signaux d’entrées/sorties

• Architecture de commutation hybride, analogique/numérique, innovante, permettant un routage des signaux numériques très large bande et garantissant la mise à disposition de toutes les ressources à toutes les broches.

• Interface d’interconnexion de masse intégrée rendant possible un branchement sans câblage éliminant ainsi des milliers de câbles

• Un environnement logiciel complet pour la gestion du routage de l’ensemble des signaux

Comme le montre la figure ci-dessous, l’architecture de commutation intègre un sous système modulaire « ressource matricielle », un bus interne de commutation de 16 liaisons, des cartes de commutation « matrice/multiplexage » intégrées disposant de fonctions de multiplexage et de matriçage pour des ressources numériques et analogiques. Il faut noter que la flexibilité de cette architecture offre davantage que les traditionnelles connexions d’entrée/sortie « deux ports » associées à des cartes de commutation individuelle, procurant une flexibilité supplémentaire et des performances de commutation optimisées pour les applications spécifiques.

Test et commutation PXI Marvin Test Solutions Genasys figure-1

 

Le routage des signaux analogiques d’une carte à l’autre ou d’une ressource système vers le récepteur s’effectue par un bus interne de 16 liaisons qui exploite le connecteur J5 sur le fond de panier PXI. Cependant, la configuration de ce bus se démarque de celle des bus traditionnels qui peuvent limiter significativement la bande passante du signal par les effets d’engorgement. Une topologie de commutation matricielle est mise en œuvre, permettant le contrôle de la connexion point à point et large bande pour chacune des 16 liaisons du bus, quel que soit le nombre de cartes installées dans le système ou le routage du signal. La figure ci-dessous décrit la manière dont ce module de routage des commutations, installé sur le fond de panier PXI et s’interfaçant sur le connecteur J5 en fond de panier, est implémenté. Notez que pour le routage de chaque signal, pas plus de six relais sont nécessaires pour se connecter à n’importe laquelle des 9 cartes de commutation qui peuvent être installées dans le châssis PXI.

Test et commutation PXI Marvin Test Solutions Genasys figure-2

 

D’autres cartes de commutation dans le système assure le routage des signaux provenant des instruments analogiques, des lignes de déclenchement, et des cartes d’entrées/sorties numériques, fournissant un routage de signal large bande ainsi qu’une capacité de traitement de signaux hybrides par chaque broche du récepteur, offrant donc la capacité d’acheminer n’importe quel signal vers n’importe quelle broche. De plus, pour les applications exigeants des bandes passantes plus élevées, des cartes dédiées proposent des fonctions de routage/commutation de signaux jusqu’à des fréquences dépassant 500 MHz. Comme nous l’avons précédemment indiqué, les connexions de signaux aux ressources RF/HF sont disponibles, préservant l’intégrité du signal tout en bénéficiant de leur intégration dans une topologie de commutation globale via un bus interne de 16 liaisons. Toutes ces capacités de commutation sont proposées dans un seul châssis PXI au format 6U avec une interface de connexion de masse intégrée qui s’interface directement avec toutes les cartes de commutation. Résultat, un tel système élimine pratiquement tout câblage mis en œuvre traditionnellement par les architectures/implémentations de commutation PXI traditionnelles, procurant ainsi une meilleure intégrité du signal, une plus grande fiabilité du système et une amélioration de sa maintenabilité.

 

Un système PXI intégré pour la commutation et l’instrumentation
Comme nous l’avons précisé précédemment, la conception d’un système de test qui intègre toutes les ressources de commutation et d’instrumentation requis ainsi que les interfaces d’interconnexion de l’unité sous test au sein d’une solution reposant sur un seul châssis constitue un véritable défi. Cependant, en faisant reposer le cœur du système de test sur l’architecture de commutation décrite ci-dessus, les ingénieurs de test disposent de l’infrastructure nécessaire pour créer une solution de test fonctionnel qui combine toutes les capacités de multiplexage et de commutation nécessaires dans un châssis PXI compact 6U de 20 emplacements. Ce châssis PXI au format 6U intègre un sous-système de commutation numérique au format PXI présentant les caractéristiques suivantes :

• 19 emplacements périphériques au format PXI de 6U acceptant aussi bien des modules de taille 3U ou 6U.

• Supporte jusqu’à 9 modules de commutation, offrant plus de 2200 connexions de test hybrides multiplexées.

• Supporte jusqu’à 8 modules numériques haute tension et haute performance, offrant jusqu’à 256 canaux numériques qui peuvent être routés via les modules de commutation, procurant des capacités hybrides. Notez que la plate-forme délivre aussi une alimentation haute tension complémentaire pour chaque module numérique, éliminant le besoin de sources externes d’alimentation de puissance.

• Interface de connexion de masse SCOUT intégrée assurant un branchement fiable et sans câble à l’unité sous test.

• Logiciel de commutation intégré haut niveau permettant le routage du signal de bout en bout.

La figure ci-dessous présente les capacités et la configuration des emplacements du châssis PXI. Notez que le contrôleur n’occupe qu’un seul emplacement dans le châssis, optimisant le nombre d’emplacements périphériques disponibles. De plus, tous les emplacements périphériques acceptent des modules PXI au format 3U ou 6U, procurant davantage de flexibilité lors de la configuration de l’ensemble du système.

Test et commutation PXI Marvin Test Solutions Genasys figure-3

 

Le système peut être configuré avec différents modules de commutation, proposant des capacités de commutation analogique/numérique pour des applications de commutation RF ou en bande de base. Ces modules combinent des capacités de matriçage et de multiplexage, pour acheminer de manière flexible les signaux de/vers le fond de panier, l’interface de l’unité sous test, et les autres ressources externes. Comme le montre la figure ci-dessous, le système de commutation propose une architecture de routage 3D du signal et permet d’assurer l’acheminement de n’importe quel signal vers n’importe quelle broche.

Test et commutation PXI Marvin Test Solutions Genasys figure-4

Architecture de commutation 3D GENASYS

 

En se référant à la figure ci-dessus, la capacité de cette architecture de traiter tous types de signaux sur une large gamme de fréquences offre plusieurs avantages :

• Interface du récepteur : selon le type spécifique de carte de commutation GENASYS et de connecteur associé, des connexions de puissance, RF, analogiques ou numériques sont disponibles. Cette interface peut supporter des courants et des tensions de niveaux élevés et des bandes passantes de signal supérieures à 2 GHz.

• Interface numérique/analogique : Cette interface, accessible depuis le haut ou le bas de la carte de commutation GENASYS, permet d’interfacer de manière flexible des instruments analogiques ou numériques de bande passante élevée aux modules de multiplexage ou de matriçage. La bande de fréquence utile et le type de signal dépendent des spécificités de la carte de commutation. Les cartes de commutation GENASYS classiques supportent des bandes de fréquences analogiques de 500 MHz et des signaux numériques avec des vitesses de transfert de données au dessus de 50 MHz. Ces signaux peuvent aussi se connecter au fond de panier de commutation GENASYS, procurant davantage de flexibilité de routage de signal et autorisant un auto-test complet du système. Les interconnexions à ce fond de panier peuvent être typiquement limitées à une bande de fréquence de 20 MHz.

• Interface d’entrées/sorties analogiques : cette interface permet de connecter l’instrumentation externe via la matrice de commutation située à l’arrière du fond de panier de commutation et offre 32 points de connexion externe analogique via une matrice de commutation 32×16. Ces signaux peuvent être connectés à toutes cartes de commutation GENASYS via le bus de commutation fond de panier implémenté en topologie en étoile. Résultat : le système de commutation offre une largeur de bande identique à toutes les cartes de commutation, quels que soient leur nombre et leur position. La bande passante totale est de 20 MHz voire davantage depuis toutes entrées analogiques jusqu’à toutes broches de l’interface du récepteur. Une carte 32×16 supplémentaire peut être supportée par le châssis GX7017, offrant ainsi jusqu’à 64 entrées/sorties analogiques externes. Pour les applications de commutation plus complexes, le châssis GX7016 supporte jusqu’à 128 entrées/sorties analogiques.

 

Test et commutation PXI Marvin Test Solutions Genasys figure-5

Châssis PXI GX7017 et une carte de commutation Genasys

 

Logiciel de routage de signal – SwitchEasy
Pour contrôler et gérer efficacement ce système de commutation, un environnement logiciel de routage de signal robuste est indispensable. Le logiciel de routage de signal SwitchEasy de MTS est fourni avec chaque système pour le routage point à point du signal. Il peut facilement être intégré à une variété d’environnement d’exécution de test tel que ATEasy® ainsi que d’autres plates-formes basées sur Windows®. Ce logiciel prend en charge le routage des signaux à travers le système et évite également les connexions erronées ou dangereuses qui pourraient endommager le système. Le routage des signaux s’effectue par appel de fonction ou des interfaces utilisateurs interactives.

Interface utilisateur SwitchEasy de Marvin Test Solutions

Interface utilisateur de SwitchEasy

 

Principaux éléments évoqués dans l’article de Mike Dewey, directeur marketing chez Marvin Test Solutions
En exploitant une architecture PXI au format 6U et en recourant à des topologies de routage de signal avancées, des sous-systèmes de commutation modulaires hautes performances peuvent être réalisés. Ces systèmes peuvent constituer les briques de base de systèmes de test automatique basés sur le standard PXI et offrent divers avantages :

• Capacité de test numérique et analogique sur chaque entrée/sortie du testeur dans un unique châssis PXI, permettant à chaque broche d’accéder aux fonctionnalités de test analogique et numérique.

• Une matrice de commutation analogique performante associée à un logiciel de gestion du routage des signaux de bout en bout, permettant aux signaux des diverses ressources de test analogiques d’être acheminés vers toutes les entrées/sorties du testeur (l’ensemble des ressources accèdent à toutes les broches).

• Une architecture ouverte et modulaire offrant la possibilité d’étendre ou de reconfigurer le système selon les changements ou les évolutions des exigences des test.

• Une interface de test intégrée sans câble améliorant la fiabilité et la maintenabilité.

Et en utilisant une plate-forme d’ingénierie PXI telles que la solution GX7017, les ingénieurs de test ont l’opportunité de réaliser des systèmes de test automatique avancés présentant la compacité, la modularité et la fiabilité indispensables à une grande variété d’applications de test complexes hautes performances.