引言隨著相控陣天線在雷達中的廣泛使用，天線電源的故障測試變得越來越緊要，相控陣天線的電源規模往往和收發(T/R)組件的多少成正比，當T/R組件多達上百個時，電源系統相對龐大，電源故障測試也較復雜，電源故障將筆直導致T/R組件工作異常，因此設計一個完善的電源故障測試電路非常緊要，它能實時對電源進行監測，及時發現故障，將故障定位到LRU，指揮維修人員進行換件維修。電源故障測試電路由硬件和軟件兩大部分組成，硬件組成框圖如圖1所示。信號調理電路對輸入的35路電源測試信號進行濾波、分壓及阻抗匹配，然后經過多路復用器(MUX)選擇進入模數變換器(A/D)，變換成數字量，單片機讀入該數字量，與規定的上下限進行比較，判斷該電壓是不是正確，最后生成單元級故障表，通過RS-485接口傳送到上級進行進一步解決。
圖1硬件組成框圖
電路設計信號調理電路信號調理電路緊要對輸入的電源測試信號進行濾波、分壓及阻抗匹配等解決。濾波的目的是濾除測試信號中的高頻毛刺，通過實驗可以看到，天線電源信號中常有幅度很大的干擾毛刺，倘若不濾除可能會對器件造成損壞，或者影響測試精度。分壓的目的是對測試信號的幅度變換，使其滿足后級A/D變換器的輸入要求，設計的關鍵是既保證信號的幅度不超出A/D的輸入要求，又要盡量提高信號的辨別率。阻抗匹配電路是一個射極跟隨器，目的是進行前后的阻抗匹配，提高測試的精度。圖2是12V測試電壓的調理電路。
圖212V測試電壓的調理電路
電容C1對高頻毛刺進行濾除，一般取0.01μF，精密電阻R1和R2組成分壓電路，為了減小對電源的影響，阻值應取千歐級，詳盡取值應參考12V的正常判定范圍(10.3～14V)及A/D的滿量程范圍(0～2.55V)，經過計算和權衡后，R1取46.4KΩ，R2取10KΩ，可以算出12V電壓的欠壓及過壓門限值分別為：欠壓門限值：1.83V過壓門限值：2.48V即輸入12V電壓經過分壓后的正常范圍應在1.83～2.48V范圍內，否則判為故障。多路復用電路
圖3MUX電路
MUX電路如圖3所示，緊要功能是對35路被測電壓進行選擇，保證在某一時刻惟有一路電壓進入后級的模數轉換電路進行數據轉換。MUX電路共由兩級組成，前級由五塊八選一的多路復用器組成，35路被測電壓經過調理后連接到這些MUX，圖中只畫出了兩塊的接線圖，其余三塊基本相同，后級由一塊多路復用器組成，對前級輸出的五路電壓進行進一步的選擇。圖中信號MUX1、MUX2對前級芯片進行選擇，信號DD0、DD1、DD2對前級的通道進行選擇，信號DD5、DD6、DD7對后級通道進行選擇，這些信號都是由CpLD出現，詳盡設計請參考2.5節CpLD內部邏輯電路的設計。模數轉換電路
圖4模數轉換電路
圖4是A/D轉換電路，緊要功能是對輸入的被測電壓進行數據轉換，轉換的結果送單片機。A/D轉換器件選用ADI公司的AD670，八位辨別率，10μs轉換速度，可程控單極性或者雙極性輸入，單極性滿量程輸入范圍為0～2.55V，雙極性為-1.28～+1.27V，圖中信號ADRDY為A/D轉換完成信號，接單片機的I/O引腳，當ADRDY為低時，表示數據轉換完成，在程序中通過查詢該信號的狀態判斷A/D是不是轉換完成。信號ADCE、ADCS、ADRW分別是A/D的芯片使能、片選及讀寫控制信號，ADCE和ADCS低有效，分別接單片機的地址線p20和p21，ADRW為低時對A/D進行寫操作，即寫入控制命令，如單極性或者雙極性操作等，ADRW為高時對A/D進行讀操作，讀出轉換結果，該信號在CpLD中出現。單片機及外圍電路
圖5單片機及外圍電路
圖5是單片機及外圍電路，單片機選用ATMEL公司的AT89C55，內部帶有20K字節的程序存儲器，是整個故障測試電路的控制核心，它通過運行程序控制測試電路進行電壓測試，將測試的結果進行初步解決，出現單元級故障表，送上級進行綜合解決。集成電路D2(MAX813)是看門狗，緊要功能是監視單片機程序的運行狀態，倘若程序跑飛超過1.6秒，看門狗就出現一個復位信號，對單片機進行復位，使程序重新進入正常步驟。集成電路D3(MAX485)是RS-485串行通信接口，它實現TTL電平與RS-485電平的相互轉換，是測試電路與上級單元的通信接口。二極管V2是故障指示燈，當測試到電源故障時，點亮指示燈。CpLD邏輯電路圖6是CpLD內部邏輯電路，CpLD選用的是LATTICE公司的ispLSI1016E，邏輯設計采用原理圖輸入法，緊要功能是對MUX的通道進行選擇、對A/D轉換器進行控制及出現自檢代碼等。圖中有三個緊要器件：數據雙向開關、數據鎖存器、譯碼器。數據雙向開關的OE為低時，數據A0～A7傳向單片機的數據線D0～D7,該數據正常時是自檢代碼AAH，當OE為高時，單片機數據傳向CpLD內部的鎖存器，用來對多路模擬開關進行選擇。端口地址譯碼使用了單片機的RD、WR、p22、p23引腳，還使用了單片機的p20及p21引腳，它們分別連接到A/D轉換器CS和CE端，詳盡地址含義如下：CpLD自測試地址：0x0700通道選擇數據鎖存器地址：0x0b00A/D轉換器寫地址：0x0c00A/D轉換器讀地址：0x0e00信號MUX1～MUX5是MUX電路的前級芯片選擇信號，高電平有效;DD0～DD2是MUX電路前級的通道選擇信號，取值范圍是0～34，對應模擬通道的1～35;DD5～DD7是MUX電路的后級通道選擇信號，取值范圍為0～4，分別對應前級的五個MUX的輸出信號。這些信號的出現過程是：單片機通過數據線D0～D7將通道選擇數據及芯片選擇數據送到鎖存器，出現通道選擇信號DD0～DD2及DD5～DD7，再將部分數據進行譯碼出現MUX的片選信號MUX1～MUX5。
圖6CpLD邏輯電路&
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