一種輻射功率檢測器的研制
1.2 輻射功率檢測器的原理及方案設計
1.2.1 檢測器組成
輻射功率檢測器是通過接收有源電子對抗設備輻射的射頻信號,轉換為射頻信號功率,并給出功率指示,來判斷輻射功率是否正常。其工作框圖如圖2所示。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/194033.htm
在圖2中,接收天線安裝在三角架上,指向被測系統(tǒng)發(fā)射天線方向,用來接收被測系統(tǒng)輻射出的射頻信號,接收天線與便攜式機箱之間采用低損耗射頻電纜連接。便攜式機箱包含有微波模塊、視頻檢波模塊、調理電路模塊、微處理單元、顯示面板和控制電路幾部分,其中顯示面板和控制電路部分安裝在機箱面板上,其余部分安裝在機箱內部。
檢測器各主要模塊功能如下:
接收天線:接收被測設備的輻射信號,具有定向性,提供一定增益和頻段選擇,接收天線與機箱之間采用低損耗射頻電纜連接;
微波模塊:對接收到的輻射信號進行濾波、放大、頻段選擇、衰減控制等,輸出的微波信號送視頻檢波模塊;
視頻檢波模塊:對接收到的微波信號進行視頻檢波,檢波輸出為視頻信號,采用的是大動態(tài)范圍、高靈敏度的DLVA(數(shù)字對數(shù)檢波視頻放大器);
調理電路模塊:調理電路包含運算放大器、A/D轉換等,將視頻信號轉換為數(shù)字信號;
微處理器單元模塊:微處理單元模塊包含MCU,F(xiàn)PGA,RS 232接口等,將接收到的數(shù)字信號處理轉換為功率信號,并將功率信號轉換為可顯示的數(shù)值送顯示面板顯示;
顯示面板:采用數(shù)碼管顯示的方式,直觀地給出最終的功率值;
控制電路:完成輸入信號的選擇、濾波、頻率選擇、衰減等開關控制;
電源:提供電源輸入保護,從+28 V變換為±5 V、±12 V,分別給其他各模塊提供電源。
1.2.2 硬件設計
(1)調理電路模塊
調理電路模塊對視頻檢波輸出的視頻信號進行放大、模/數(shù)轉換。放大芯片采用ADI公司的AD8132AR,提供3 dB帶寬,350 MHz,1 200 V/μs轉換速率,可通過電阻比改變增益。A/D芯片采用TI公司的TLC5540,8位采樣,最大采樣速率達40MHz,+5V單電源供電。A/D芯片TLC5 540的電壓參考采用Maxim公司的高精度,低功耗電壓參考芯片MAX6166,電壓精度可達±2mV,輸出電壓為2.5V。
(2)MCU
MCU單元完成系統(tǒng)控制、計算機接口控制、參數(shù)設置、面板接口控制、設備參數(shù)加載初始化等功能。
選用Atmel公司的8位單片機AT89S8253,兼容標準的MCS-51結構,具有12 KB的片內FLASH,2 KB的E2PROM,256×8 b的內部RAM,保證了程序的運行空間和參數(shù)的存儲,32位可編程I/O接口滿足對外連接的需要,四級中斷、可編程看門狗保證了系統(tǒng)的可靠性。
(3)RS 232電平轉換
通用的計算機接口均為RS 232電平標準,要實現(xiàn)與MCU的通信,必須將標準的RS 232電平串口轉換為TTL電平的UART信號。
為保證電源簡單、功耗低,RS 232接口芯片選用了Maxim公司的MAX202E,只需+5V單電源供電,外部只需4個0.1μF的電容即可工作,提供雙路RS 232接口。
(4)FPGA
FPGA模塊作為系統(tǒng)的核心模塊,接收來自MCU的加載參數(shù)數(shù)據(jù),同時接收高速的采樣數(shù)字信號,將采樣的數(shù)字信號與加載的參數(shù)比對、校正、組合,轉換為可以顯示的BCD碼,送給數(shù)碼顯示管進行顯示。芯片選擇Altera公司的EP1K50QC208,包含2 880個邏輯單元、40 960 b的RAM,1個鎖相環(huán),完全滿足系統(tǒng)存儲和運算需要。FPGA的加載芯片采用被動串行芯片EPC2。
(5)電源
電源模塊提供±5 V電源,所選用的FPGA需要3.3 V和2.5 V兩種電源,芯片選用TI公司的REG104GA-3.3,輸入電壓為4.3~16 V,輸出電壓為3.3 V,最大輸出電流為1 A;此外還選用LINEAR公司的LT1764EQ-2.5,最大輸出電流為3 A,最大輸入電壓范圍為3.5~20 V,輸出電壓為2.5V。
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