一种辐射功率检测器的研制

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。