一種L波段健康管理控制盒設(shè)計(jì)

金明

【摘 要】本文介紹了一種新研制成功的應(yīng)用在固態(tài)發(fā)射機(jī)上的健康管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)組件內(nèi)部主要功能單元的收/發(fā)系統(tǒng)控制、狀態(tài)檢測(cè)、故障保護(hù)以及對(duì)外通訊功能，對(duì)一些主要指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以滿足健康管理的需求。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)很好的滿足指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】固態(tài)功放組件；檢波電路；健康管理

一、引言

本文介紹了一種健康管理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)，芯片的選擇和結(jié)構(gòu)布局都做了深刻探討。最終成功設(shè)計(jì)出一款健康管理模式控制盒，該控制盒可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一些

1.重要指標(biāo)。

技術(shù)指標(biāo)

1） 功率檢測(cè)頻段：L波段；

2） 功率檢測(cè)范圍：

通道1： 10dBm～25dBm；

通道2：-10dBm～25dBm；

3） 功率測(cè)試精度：優(yōu)于0.5dB；

4） 發(fā)射、反射包絡(luò)寬度測(cè)量精度：優(yōu)于500ns；

5） 故障響應(yīng)時(shí)間：<20ns；

6） 電壓測(cè)量：

測(cè)量精度優(yōu)于0.5V；

測(cè)量范圍：0-60V；

7） 電流測(cè)量：測(cè)量精度≤0.5%；

2.具體工作原理

具體工作原理如圖1所示。基本工作原理：

電壓檢測(cè)電路將輸入48V電壓經(jīng)分壓電路后輸出2V電壓直接送入高速精度ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換然后送入FPGA中。

電流檢測(cè)電路將電流轉(zhuǎn)換為約1.5V電壓信號(hào)后送入高速精度ADC中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入FPGA中。

FPGA是整個(gè)處理模塊的核心單元，入射發(fā)射信號(hào)、電壓電流信號(hào)、差分信號(hào)、開機(jī)TTL信號(hào)統(tǒng)一送入FPGA中，經(jīng)過(guò)FPGA處理。

RAM處理器負(fù)責(zé)對(duì)一些初始數(shù)據(jù)和溫度值進(jìn)行運(yùn)算和比較后送入FPGA處理，同時(shí)存貯初始值。

組件工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集并處理后打包數(shù)據(jù)由422串口通訊給上位機(jī)，顯示給操控人員。

3.主要器件模塊設(shè)計(jì)

（1）功率檢測(cè)模塊

功率檢測(cè)模塊主要器件是檢波器，本設(shè)計(jì)中選用了包絡(luò)檢波器，本產(chǎn)品使用的是ADL5502芯片?？梢跃_地測(cè)量調(diào)制信號(hào)的波峰因素包絡(luò)帶寬超過(guò)10MHz該器件總功耗僅僅為3mW。

（2）高速AD選型

選型參考國(guó)產(chǎn)高速AD選型表， 考慮到被測(cè)量信號(hào)頻率為L(zhǎng)波段，本項(xiàng)目選用MXT2003芯片， 配合FPGA時(shí)鐘移相位采樣，最高理論采樣率達(dá)3GHZ。功耗3mW。

（3）FPGA數(shù)字模塊

本項(xiàng)目選用XINLIX 國(guó)防級(jí)器件XQ6VLX130T。該型號(hào)FPGA具有4608個(gè)邏輯單元，還具有新的增強(qiáng)功能多達(dá)150個(gè)嵌入18*18乘法器，鎖相環(huán)，支持外部接口及差分和單端I/O標(biāo)準(zhǔn)。

（4）電流檢測(cè)模塊

電流檢測(cè)時(shí)在負(fù)載上端取分流器的電壓來(lái)采集電流的，本設(shè)計(jì)采用的是AD8217，AD8217設(shè)定增益為220V/V整個(gè)溫度范圍內(nèi)的最大增益誤差為0.35%，內(nèi)置一個(gè)LDO，它可以直接從高壓軌為器件供電。

二、控制盒試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

因本設(shè)計(jì)顯示終端顯示信息包含輸出告警、過(guò)反射告警、過(guò)脈沖告警、過(guò)流告警、發(fā)射功率值、反射功率值、電壓、電流、發(fā)射/反射功率包絡(luò)圖等，因此需要對(duì)界面進(jìn)行精細(xì)布局合理。本設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)加圖的顯示風(fēng)格可以方便直觀顯示監(jiān)控結(jié)果。具體界面見圖2。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的健康管理控制盒具有反應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)顯示清晰準(zhǔn)確同時(shí)體積小質(zhì)量輕等特點(diǎn)可以有效隊(duì)組件的功率、電壓、電流等實(shí)時(shí)檢測(cè)。

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