一种辐射功率检测器的研制
1.2辐射功率检测器的原理及方案设计
1.2.1 检测器组成
辐射功率检测器是通过接收有源电子对抗设备辐射的射频信号,转换为射频信号功率,并给出功率指示,来判断辐射功率是否正常。其工作框图如图2所示。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/194033.htm
在图2中,接收天线安装在三角架上,指向被测系统发射天线方向,用来接收被测系统辐射出的射频信号,接收天线与便携式机箱之间采用低损耗射频电缆连接。便携式机箱包含有微波模块、视频检波模块、调理电路模块、微处理单元、显示面板和控制电路几部分,其中显示面板和控制电路部分安装在机箱面板上,其余部分安装在机箱内部。
检测器各主要模块功能如下:
接收天线:接收被测设备的辐射信号,具有定向性,提供一定增益和频段选择,接收天线与机箱之间采用低损耗射频电缆连接;
微波模块:对接收到的辐射信号进行滤波、放大、频段选择、衰减控制等,输出的微波信号送视频检波模块;
视频检波模块:对接收到的微波信号进行视频检波,检波输出为视频信号,采用的是大动态范围、高灵敏度的DLVA(数字对数检波视频放大器);
调理电路模块:调理电路包含运算放大器、A/D转换等,将视频信号转换为数字信号;
微处理器单元模块:微处理单元模块包含MCU,FPGA,RS 232接口等,将接收到的数字信号处理转换为功率信号,并将功率信号转换为可显示的数值送显示面板显示;
显示面板:采用数码管显示的方式,直观地给出最终的功率值;
控制电路:完成输入信号的选择、滤波、频率选择、衰减等开关控制;
电源:提供电源输入保护,从+28 V变换为±5 V、±12 V,分别给其他各模块提供电源。
1.2.2 硬件设计
(1)调理电路模块
调理电路模块对视频检波输出的视频信号进行放大、模/数转换。放大芯片采用ADI公司的AD8132AR,提供3 dB带宽,350 MHz,1 200 V/μs转换速率,可通过电阻比改变增益。A/D芯片采用TI公司的TLC5540,8位采样,最大采样速率达40MHz,+5V单电源供电。A/D芯片TLC5 540的电压参考采用Maxim公司的高精度,低功耗电压参考芯片MAX6166,电压精度可达±2mV,输出电压为2.5V。
(2)MCU
MCU单元完成系统控制、计算机接口控制、参数设置、面板接口控制、设备参数加载初始化等功能。
选用Atmel公司的8位单片机AT89S8253,兼容标准的MCS-51结构,具有12 KB的片内FLASH,2 KB的E2PROM,256×8 b的内部RAM,保证了程序的运行空间和参数的存储,32位可编程I/O接口满足对外连接的需要,四级中断、可编程看门狗保证了系统的可靠性。
(3)RS 232电平转换
通用的计算机接口均为RS 232电平标准,要实现与MCU的通信,必须将标准的RS 232电平串口转换为TTL电平的UART信号。
为保证电源简单、功耗低,RS 232接口芯片选用了Maxim公司的MAX202E,只需+5V单电源供电,外部只需4个0.1μF的电容即可工作,提供双路RS 232接口。
(4)FPGA
FPGA模块作为系统的核心模块,接收来自MCU的加载参数数据,同时接收高速的采样数字信号,将采样的数字信号与加载的参数比对、校正、组合,转换为可以显示的BCD码,送给数码显示管进行显示。芯片选择Altera公司的EP1K50QC208,包含2 880个逻辑单元、40 960 b的RAM,1个锁相环,完全满足系统存储和运算需要。FPGA的加载芯片采用被动串行芯片EPC2。
(5)电源
电源模块提供±5 V电源,所选用的FPGA需要3.3 V和2.5 V两种电源,芯片选用TI公司的REG104GA-3.3,输入电压为4.3~16 V,输出电压为3.3 V,最大输出电流为1 A;此外还选用LINEAR公司的LT1764EQ-2.5,最大输出电流为3 A,最大输入电压范围为3.5~20 V,输出电压为2.5V。
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