1553B数据总线测试方法研究

徐 峋

【摘 要】三代机的航电总线普遍采用1553B数据总线，本文解决了非标准1553B总线网络直接测试时遇到的难题，为此类1553B总线网络的测试方法提供了新的思路。

【关键词】1553B 数据总线 航电

1 1553B历史简介

MIL-STD-1553B数据总线全称为时分命令/响应式多路数据总线(Time pision Command/Response Multiplex Data Bus)，是在美国军方和工业界的支持下于1973年公布的标准的信号多路传输系统。我国与MIL-STD-1553B对应的标准是GJB289A-97，此标准已经在航空、航天、航海、武器系统及工业方面得到了广泛的应用。我军三代机（对应美/俄的四代机）的航空电子系统多采用该总线，典型连接关系见图1

图1 1553B典型连接关系图

2 常见检测方法

从图1中可以看出，1553B数据总线网络由总线耦合器、主线、子线、总线连接器、终端电阻组成。总线网络中有一个BC（总线控制器）及若干RT（终端），由于总线网络中含有具备故障隔离的变压器结构，因此不能采用三用表直接测量通/断的方法来确定良好状况，一般采用的检测方法为机上设备间总线数据交联是否正常来判断总线网络的良好与否，即间接检测法。

直接检测法就是在指定的网络节点间接入信号收发设备，由检查设备自己产生电气激励信号，通过定量检测电气信号在节点间的传输衰减损耗，识别网络物理层的故障特征，从而计算、判断总线网络传输性能，识别出已存在的故障和潜在故障。直接检测法还有一个明显的优点就是并不需要机载设备上电，在飞机检修期间即可完成总线网络的检测及故障排除，对保障飞机的修理节点较为有利。

3 非标总线的检测难题

根据GJB289A-97及1553B网络检查仪的的技术要求，总线网络的两个子线间标准衰减值为-12±0.5dB，考虑到电缆的分布电容对传输信号的影响，需增加对应电缆长度的衰减值-0.05 dB /m，即可得到机载总线网络理论上的衰减值范围约为-11.5 dB～-14.5dB。超出以上数据范围，即可认为总线网络有故障或故障隐患；在机上可能就会引起机载设备间总线数据交联故障，或引起总线抗干扰能力变差、总线数据误码率增高、偶发故障增多。

由于三代机上采用的是标准的1553B数据总线网络，因此在使用1553B总线网络检测仪对机上的总线网络采用直接测量法测试时，能够准确的判断总线网络的好坏，并能准确的定位故障位置。

但总线网络的检查一般在飞机检修阶段，此时飞机机体结构处于分解状态，对应的总线网络大部分处于不完整的断开状态，为非标准的1553B网络总线结构，又或者是一些特殊的机型，它本身的总线网络就为非标准的总线网络，在测试这类总线网络时，正常的总线网络也会被被检测仪判断为故障网络。如何解决此类网络的测试成为一个难题，某型机的一条非标航电总线网络示意图见图2。

图2 某型机非标航电总线网络示意图

4 理论分析计算

下面我们给出一个标准的解法，遇到此类问题，可参照此法解决。首先我们把图2的示意图，转化为图3的原理图。

图3 某型机非标航电总线网络原理图

4.1 主线端口至子线端口衰减值计算

主线端口（插头A）至任意一个子线端口的总线网络衰减值，首先我们计算不考虑总线电缆产生的衰减时的总线网络衰减值：

20 log₁₀ (Vout / Vin) = 20 log₁₀(1 / ) ≈-3dB

综合考虑耦合器及终端电阻的制造工艺误差±0.5 dB及对应总线网络线缆的传输损耗-0.05 dB /m，插头A至插头1、插头2、插头3、插头4的总线长度为2m、4m、8m、10m，对应的衰减值分别增加-0.1 dB、-0.2 dB、-0.4 dB和-0.5 dB。

最后得出插头A至插头1、插头2、插头3、插头4的总线网络衰减值应为：（-3.1±0.5） dB、（-3.2±0.5） dB、（-3.4±0.5） dB、（-3.5±0.5） dB。

4.2 子线端口至主线端口衰减值计算

任意一个子线端口至插头A的衰减值，同样我们首先计算不考虑电缆产生的衰减时的总线网络衰减值：

20 log₁₀[ ×Z₀/（Z₀+2R）] = 20 log₁₀[ ×77/（77+110）] ≈-4.7dB

综合考虑耦合器及终端电阻的制造工艺误差±0.5 dB和对应总线网络线缆的传输损耗-0.05 dB /m。

最后得出插头1、插头2、插头3、插头4至插头A的总线网络衰减值应为：（-4.8±0.5） dB、（-4.9±0.5） dB、（-5.1±0.5） dB、（-5.2±0.5） dB。

4.3 子线端口之间衰减值计算

同理，我们计算不考虑电缆产生的衰减时，任意两个子线端口之间的衰减值：

20 log₁₀[Z₀/（Z₀+2R）] = 20 log₁₀[77/[（77+110）] ≈-7.7dB

综合考虑耦合器及终端电阻的制造工艺误差±0.5 dB和对应总线网络线缆的传输损耗-0.05 dB /m。

插头1与插头2、插头3、插头4之间的总线网络衰减值应为：（-7.8±0.5） dB、（-8.0±0.5） dB、（-8.1±0.5） dB。

插头2与插头3、插头4之间的总线网络衰减值应为： （-7.9±0.5） dB、（-8.0±0.5） dB。

插头3与插头4的总线网络衰减值应为：（-7.8±0.5） dB。

4.4 理论计算的总线网络衰减值

通过理论计算，得出表1的非标航电总线网络理论衰减值（表格中数据的单位均为dB）。

表1 某型机非标航电总线网络理论衰减值列表

发送端\接收端	插头A	插头1	插头2	插头3	插头4
插头A	\	-3.1±0.5	-3.2±0.5	-3.4±0.5	-3.5±0.5
插头1	-4.8±0.5	\	-7.8±0.5	-8.0±0.5	-8.1±0.5
插头2	-4.9±0.5	-7.8±0.5	\	-7.9±0.5	-8.0±0.5
插头3	-5.1±0.5	-8.0±0.5	-7.9±0.5	\	-7.8±0.5
插头4	-5.2±0.5	-8.1±0.5	-8.0±0.5	-7.8±0.5	\

5 实测验证及总结

最终经过实机测试数据验证，符合表1中计算的理论值，且测试值都接近理论衰减值的中间值，验证了此方法的正确性。

需要注意的是，在计算总线电缆的传输损耗时，采用的电缆长度是图2示意图中的标称长度。在实际的飞机上，总线电缆的长度与标称的长度会有少许差别，若机上电缆的长度与图2中的标称值差别很大时，需要根据实际情况调整理论值范围。

还有另外的一种方法就是制作专用的测试电缆，把非标准的总线网络补齐为图1的标准的总线网络，然后可直接通过检测仪判断总线网络是否正常。相应的缺点就是对不同型号的连接器需匹配不同的终端电阻，成本较高。这两种方法各有优缺点，检修人员可根据实际情况采用合适的方法。

参考资料

[1] GJB 289A-97 数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线 1997.11