雷達發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的設計

雷達發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的設計

摘要：本文分析了一種基于可編程控制器的雷達發(fā)射機智能監(jiān)控系統(tǒng)及其軟硬件設計提供。關(guān)鍵詞：發(fā)射機；可編程控制界正常的雷達發(fā)射機在高電壓、大電流下工作，可能造成嚴重的電磁干擾。從干擾源耦合到敏感器件的干擾信號有兩種:傳導和輻射藕合。傳導藕合通常是公共電源、公共地和導線間之間的近場感應。輻射藕合主要由空間電磁場產(chǎn)生。無論發(fā)射機如何藕合，嚴重干擾信號都可能影響監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，這在過去有著豐富的經(jīng)驗和很大的教訓。電磁兼容性發(fā)射機的嚴格設計是一個極好的解決方案，但這是一個需要更好的監(jiān)控系統(tǒng)的外部原因。隨著抗干擾性能的提高，發(fā)射機技術(shù)對雷達功能進行了快速、準確開關(guān)控制，在發(fā)生故障時提供了快速的連鎖保護，提供了實時狀態(tài)監(jiān)控，提供了完整的BITE和靈活的通信功能，從而增加了對監(jiān)控系統(tǒng)的需求。因此，智能監(jiān)控系統(tǒng)必須提高抗干擾能力和可擴展性。一、雷達發(fā)射機產(chǎn)生大功率射頻信號的裝置。由此產(chǎn)生的射頻能量通過饋線系統(tǒng)輸送到天線，并由天線形成的波束輻射到空中。通常情況下，其特點是壓力高、功率大、體積大、重量大、成本高。根據(jù)調(diào)制發(fā)射機的方法，可以分為連續(xù)波和脈沖調(diào)制發(fā)射機。根據(jù)發(fā)射器(減振)中使用的功率放大器，可分為真空管和全固態(tài)。根據(jù)發(fā)射機的配置，可以將它們分為集總式和分布式。根據(jù)發(fā)射信號的產(chǎn)生方式而定，可分為自激振蕩式和主振放大式。自激振蕩式雷。它由大功率射頻、脈沖控制器、電源、控制和冷卻保護裝置組成。射頻振蕩器通常產(chǎn)生大功率射頻振蕩，并將微波三/四極管或磁控管作為振動的來源。脈沖控制器在雷達同步脈沖信號控制下產(chǎn)生雷達發(fā)射機所需的高壓視頻脈沖，控制射頻振蕩器產(chǎn)生射頻輸出功率。發(fā)射機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，但發(fā)射信號頻率穩(wěn)定性差，發(fā)射信號與接收機局部振蕩信號之間沒有相位關(guān)系，雷達系統(tǒng)性能有限。主振放大式雷達發(fā)射機。它可以在脈沖或連續(xù)波模式下工作。真空管發(fā)射機一般集總式，主要由功率放大器、脈沖控制器、電源、控制保護和冷卻裝置組成。產(chǎn)生雷達發(fā)射機所需的高壓視頻脈沖，并添加到發(fā)射機射頻放大管中以提高發(fā)射性能。發(fā)射機主要由大功率放大器、分配/合成器、電源、控制保護和冷卻裝置組成。功率放大器的核心是硅雙極晶、金屬氧化場、砷化鎵場、雪崩二極管等。多個固態(tài)功率組合成一個雷達發(fā)射機。發(fā)射信號由雷達頻率源產(chǎn)生，與雷達接收機局部振蕩信號有一定的相位關(guān)系。發(fā)射機多級放大器將低功率射頻信號放大為高功率雷達發(fā)射信號。振蕩放大雷達發(fā)射機可以產(chǎn)生高峰值功率、平均功率大、高頻率穩(wěn)定和低相位噪聲的發(fā)射信號，可以采用復雜波、頻率調(diào)制和脈沖等形式。這些發(fā)射機廣泛用于現(xiàn)代高性能雷達系統(tǒng)。但是結(jié)構(gòu)復雜，體積和重量大，成本高。二、監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成基于可編程控制器(PC)的發(fā)射機智能監(jiān)控系統(tǒng)必須克服單片機監(jiān)控系統(tǒng)和EPLD監(jiān)控模塊設備數(shù)量大、穩(wěn)定性差、抗干擾能力差等缺點。實現(xiàn)BITE檢測功能和與上位機的靈活串行通信，實現(xiàn)發(fā)射機的自動運行。根據(jù)要求，智能監(jiān)控系統(tǒng)具有以下功能:外部觸發(fā)信號按時間順序調(diào)整，滿足驅(qū)動要求，完成發(fā)射機的所有控制操作和運行狀態(tài)指令，對各種故障信號和信號進行放大比較。實施常規(guī)保護和快速保護，完成雷達發(fā)射機和主機之間的通信，實現(xiàn)遠程切換操作、狀態(tài)指示和工作參數(shù)的實時監(jiān)控。因此，系統(tǒng)由PC機、接口板、控制面板和指示面板組成。在設計技術(shù)方面，對系統(tǒng)中的所有點I/o進行分類，控制信號輸入在高電平(+15V)下有效，故障輸入在低電平(OV)下有效，控制操作和狀態(tài)指示是繼電器輸出。故障輸入在較低的級別工作，即計算機提供較低的電流來檢測故障傳輸電路。出現(xiàn)故障時，輸出電平較高，電路電流為零。此設計的優(yōu)點是它會自動檢測所有故障的傳輸線路。如果電路中出現(xiàn)切斷或焊接故障，應視為故障，并提供準確的報警信息。1.可編程控制器。如SYSMAC系列200HE可編程控制器(PC)使用積木式結(jié)構(gòu)和安裝方法，根據(jù)系統(tǒng)大小選擇不同類型的CPU。每個本地基本指令的處理時間為0.3，最多可傳輸兩個I/o擴展層，最多可傳輸500多個I/o點。可以安裝標準I/o模塊，例如光學耦合輸入單元、晶體管輸入單元、中斷輸入單元、繼電器輸出單元、晶體管輸出單元和單元您還可以安裝特殊的I/o設備，例如模擬輸入/輸出設備和溫度控制設備。CPU可以通過端口ES-232、RS-422或RS-485在本地計算機和主機之間進行通信，并在多臺計算機之間建立網(wǎng)絡。關(guān)于抗干擾性，單個計算機中不同I/o單元的瞬時電阻率為1，1kv能夠在軟件中實現(xiàn)必要的冗錯設計。本文描述的PC單元變?yōu)?5插槽安裝基板可配置5個I/o模塊，單元為c200he-cpu42-e模塊，16點光學耦合輸入單元為c200h-id212模塊，16點輸出單元為c200h-oc224模塊，16點輸出單元為c200h-oc225模塊，以及所執(zhí)行的功能包括通過單元RS-232、RS-422或RS-485端口與雷達主機進行串行通信，可處理32個輸入信號，生成24個輸出控制信號，同時處理模擬輸入信號。要添加更多功能，只需更換底板并相應地添加I/o模塊。圖1是可編程控制器功能圖。圖1可編程控制落的功能框圖2.接口板。PC的運行處理兩個時間問題:I/o響應時間和程序掃描周期。I/o響應時間是從計算機接收到輸入信號后發(fā)出命令信號所需的時間。掃描周期是指程序運行一周時間，執(zhí)行同一指令之間的時間間隔。由于這兩個問題，PC無法及時處理外部觸發(fā)信號和一些需要精確調(diào)整的脈沖模式輸入信號。外部觸發(fā)信號通常需要微秒量級才能使發(fā)射器與雷達主機同步。觸發(fā)信號必須具有足夠的脈沖寬度，以比較一些脈沖模式輸入信號，并在故障后相對較快地保護發(fā)射機。也就是說，這些功能必須在接口板中執(zhí)行，接口板中上的大多數(shù)電路都是分離的，而且干擾強度較低。為此，在工程設計中，接口板與其它發(fā)射器設備之間的電信號應盡可能通過光藕隔離即接口板觸發(fā)，控制信號通過接收光藕隔離，傳送到接口板的故障信號通過接口板隔離，從而消除了由于共用電源和地線造成的控制面板之間的傳導干擾。2.操控板和指令?？刂泼姘逯甘镜闹饕δ苁前惭b發(fā)射器的現(xiàn)場控制所需的設備，以及指定發(fā)射機中所有設備操作參數(shù)的儀表。有針對性的設計和美觀的外形為用戶提供了良好的個人界面。三、軟件設計1.本軟件旨在取代許多硬件功能，簡化系統(tǒng)電路，提高系統(tǒng)本身的可靠性。例如，發(fā)射機開關(guān)的延時功能可以將硬件中復雜的延時電路替換為軟件指令，實現(xiàn)時間時鐘的精度。2.在現(xiàn)有硬件條件下，必須對軟件進行修改，以優(yōu)化系統(tǒng)功能并解決硬件設計錯誤。此功能還便于監(jiān)控系統(tǒng)設備的模塊化構(gòu)建。3.軟件中的冗錯設計提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。發(fā)射機運行時，可能會瞬時干擾。在軟件開發(fā)過程中，可以分析傳入信號、有效區(qū)分干擾信號或使用積分命令直接進行積分。4.編程器程序可現(xiàn)場監(jiān)測計劃程序的運行情況，并進行在線編輯，以簡化設備維護。本文所述智能監(jiān)測系統(tǒng)已成功應用于多種民用