基于CPLD的发射机便携式综合检测设备设计.pdf
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1、 2024 年 2 月第 1 期 现代导航 75 基于 CPLD 的发射机便携式综合检测设备设计 马文宁(中国电子科技集团公司第二十研究所,西安 710068)摘 要:以模拟数字转换(ADC)采样技术为基础,结合嵌入式逻辑分析软件仿真技术,使用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现了一套发射机综合测试设备,该设备具有参数采集、输出功率采样、故障显示、状态显示、状态控制、状态在线监测功能及便携式、轻量化的特性,在发射机外场调试、设备抢修等方面具有很强的实用性。关键字:复杂可编程逻辑器件;在线仿真;模拟数字转换 中图分类号:TN791 文献标志码:A 文章编号:1674-7976-(2024)-01-
2、075-04 Design of Portable Comprehensive Detection Equipment for Transmitter Based on CPLD MA Wenning Abstract:Based on the Analog Digital Converter(ADC)sampling technology and the SignalTap software simulation technology,a set of transmitter comprehensive testing equipment by using Complex Programma
3、ble Logic Device(CPLD)chip is realized.The equipment has the functions of output power sampling,parameter acquisition,fault display,status display,status control,status online monitoring and portable and lightweight characteristics.Key words:Complex Programmable Logic Device;SignalTap Simulation;Ana
4、log Digital Converter 0 引言 雷达发射机承担着雷达发射信号的放大作用,其使用高电压、大电流、光电转换等特种技术来产生高功率的雷达发射信号,在使用中易出现故障。由于发射机具有高电压的危险性,出现问题后难以进行故障隔离,无法直观显示发射机当前状态,测试时需要仪器仪表辅助协同,这些因素都对快速排查问题造成了困扰。因此需要一种便携式、小型化,能够快速检测、隔离定位发射机故障的测试设备1,收稿日期:2023-02-13。马文宁(1988.02),陕西西安人,工程师,主要研究方向为电子电路设计。在发射机出现故障后,能够直观显示设备当前的工作状态、各关键点电压/电流参数、输出功率等数
5、据,减少配套仪表使用,提高设备维修的效率2。本文基于复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)芯片灵活的可编程特性设计开发了一套发射机检测设备,具有小型化、低成本、实时性好的优良特性。1 整体设计 该检测设备的技术特征为:对发射机关键点电压电流参数、输出峰值功率、机内平均功率进行采样并实时显示;对发射机当前工作状态实时显示;76 现代导航 2024 年 对发射机故障编码实时显示;在本控模式下可配置发射机工作状态,在遥控模式下可对外部发射机控制信号及发射机状态进行监测。电路原理图如图 1所示。图 1 设计原理图 本设备的设计难点在于:1)发
6、射机各项参数的采集精度及数据显示的流畅性,这是作为使用者能够直观判断故障的基础;2)遥控模式下测试设备的控制端口不能对外部的发射机控制信号产生影响;3)保证设备具有轻量化、便携式的特点。2 硬件设计 2.1 主控芯片 主控芯片采用 Altera 公司生产的 MAX II 系列瞬时接通、非易失性 CPLD(EPM1270T144I5N),具有 116 个 I/O 端口;最大工作频率 304 MHz;工作电压 3.3 V;封装类型为 TQFP-144。使用该主控芯片在完成设备既定功能的前提下具备低成本、低功耗、小型化、高可靠性的优良特性。2.2 模数转换 模拟数字转换(Analog Digital
7、 Converter,ADC)采样部分使用 3 路 TI 公司生产的 ADS1015 超小型低功耗 12 bit A/D 转换器。其具有可编程增益放大器,转换速率最高为 3.3 ksps。3 路 ADC 采样芯片根据发射机输出的电压电流参数,通过按键开关分别设置为单路采集和差分采集(对应于负电压)。这些数据通过特别设置的电阻补偿网络可以恰当地置于可编程增益放大器有效范围内。模数转换芯片通过串行通信协议(Inter Integrated Circuit,I2C)通信协议与主控芯片进行数据交换。主控芯片对采样到的数据进行平滑滤波,以抵御发射机工作时产生的噪声。外接的功率检波器(DZR185AA)可
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