雷达天线电源故障检测电路的设计

引言
　　
　　随着相控阵天线在雷达中的广泛使用，天线电源的故障检测变得越来越重要，相控阵天线的电源规模往往和收发(T/R)组件的多少成正比，当T/R组件多达上百个时，电源系统相对庞大，电源故障检测也较复杂，电源故障将直接导致T/R组件工作异常，因此设计一个完善的电源故障检测电路非常重要，它能实时对电源进行监测，及时发现故障，将故障定位到LRU，指导维修人员进行换件维修。
　　
　　电源故障检测电路由硬件和软件两大部分组成，硬件组成框图如图1所示。信号调理电路对输入的35路电源检测信号进行滤波、分压及阻抗匹配，然后经过多路复用器(MUX)选择进入模数变换器(A/D)，变换成数字量，单片机读入该数字量，与规定的上下限进行比较，判断该电压是否正确，最后生成单元级故障表，通过RS-485接口传送到上级进行进一步处理。

图1 硬件组成框图

电路设计
　　
　　信号调理电路
　　
　　信号调理电路主要对输入的电源检测信号进行滤波、分压及阻抗匹配等处理。滤波的目的是滤除检测信号中的高频毛刺，通过试验可以看到，天线电源信号中常有幅度很大的干扰毛刺，如果不滤除可能会对器件造成损坏，或者影响检测精度。分压的目的是对检测信号的幅度变换，使其满足后级A/D变换器的输入要求，设计的关键是既保证信号的幅度不超出A/D的输入要求，又要尽量提高信号的分辨率。阻抗匹配电路是一个射极跟随器，目的是进行前后的阻抗匹配，提高检测的精度。图2是12V检测电压的调理电路。

图2 12V检测电压的调理电路

电容C1对高频毛刺进行滤除，一般取0.01μF，精密电阻R1和R2组成分压电路，为了减小对电源的影响，阻值应取千欧级，具体取值应参考12V的正常判定范围(10.3～14V)及A/D的满量程范围(0～2.55V)，经过计算和权衡后，R1取46.4KΩ，R2取10KΩ，可以算出12V电压的欠压及过压门限值分别为：
　　
　　欠压门限值：1.83V
　　
　　过压门限值：2.48V
　　
　　即输入12V电压经过分压后的正常范围应在1.83～2.48V范围内，否则判为故障。
　　
　　多路复用电路

图3 MUX电路

MUX电路如图3所示，主要功能是对35路被测电压进行选择，保证在某一时刻只有一路电压进入后级的模数转换电路进行数据转换。MUX电路共由两级组成，前级由五块八选一的多路复用器组成，35路被测电压经过调理后连接到这些MUX，图中只画出了两块的接线图，其余三块基本相同，后级由一块多路复用器组成，对前级输出的五路电压进行进一步的选择。图中信号MUX1、MUX2对前级芯片进行选择，信号DD0、DD1、DD2对前级的通道进行选择，信号DD5、DD6、DD7对后级通道进行选择，这些信号都是由CPLD产生，具体设计请参考2.5节CPLD内部逻辑电路的设计。
　　
　　模数转换电路

图4 模数转换电路