基于CPLD的機載雷達控保系統(tǒng)

1 引言

隨著數(shù)字化電子技術(shù)日新月異的發(fā)展,借鑒國外先進經(jīng)驗與先進技術(shù)推動我國電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢在必行。復(fù)雜可編程邏輯器件(complex programmable logic device, cpld )作為國外最先進的一代大規(guī)模數(shù)字器件,以其可靠性高和邏輯設(shè)計靈活的優(yōu)勢,在工業(yè)控制和軍事領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。

機載雷達對發(fā)射機控制與保護系統(tǒng)(以下簡稱控保系統(tǒng))要求十分嚴格,不僅要求它具有完備的實時邏輯控制與保護功能,而且對其所處的環(huán)境溫度與振動條件也要求十分苛刻。基于cpld技術(shù)的機載小型化控制與保護,采用了lattice 公司的isplsi1032-60lg可編程邏輯器件,工作溫度范圍從-55℃到125℃,抗振等性能較好;在設(shè)計過程中,應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)實現(xiàn)了對雷達發(fā)射機的實時與復(fù)雜邏輯控制,采用數(shù)字時間濾波技術(shù)提高發(fā)射機控保的i/o抗干擾性能;另外,由于cpld具備良好的現(xiàn)場在線可編程能力,基于cpld的控保系統(tǒng)對中小型發(fā)射機來說,在通用化、系列化、組合化應(yīng)用方面具有較高的推廣價值。

2 功能需求

控保系統(tǒng)是發(fā)射機系統(tǒng)的重要組成部分。其主要技術(shù)要求有：

(1)完成對過溫、過壓、欠壓、真空度下降、管體過流、相關(guān)電源等的實時檢測。

(2)對發(fā)射機進行預(yù)熱延時處理,預(yù)熱完成后,按順序執(zhí)行開高壓、開觸發(fā)、開激勵等過程。

(3)為發(fā)射機調(diào)制器提供預(yù)調(diào)脈沖與前級控制脈沖。預(yù)調(diào)脈沖包括開啟脈沖與關(guān)斷脈沖,預(yù)調(diào)脈沖需進行邏輯保護,兩個脈沖不可同時為高電平。

(4)實現(xiàn)對發(fā)射機定時信號的檢測,具有過d與過τ保護功能。

(5)控保系統(tǒng)檢測到故障時,智能化關(guān)閉發(fā)射機。

3 硬件組成

雷達發(fā)射機控保主要由cpld、運算放大器電路、比較器電路、i/o接口電路、預(yù)調(diào)脈沖形成電路、控制及顯示電路組成。其硬件組成框圖如圖1所示。

圖1中,高壓檢測電路將傳感器檢測信號進行放大,并比較產(chǎn)生過壓與欠壓的ttl接口信號送至cpld,高壓信號為模擬量信號,以行波管(travelling wave tube,twt)發(fā)射機為例,高壓包括twt的陰極高壓和收集極高壓;過流、過溫、鈦泵電流檢測電路分別提供cpld過流、過溫、真空度等相關(guān)故障信號;接口電路主要接收雷達信號處理機提供的差分傳送開關(guān)發(fā)射機指令與工作定時信號等;顯示電路指示發(fā)射機故障信息和工作狀態(tài)信息。jatg接口提供cpld的在線編程接口。另外,該控保電路還提供了調(diào)制脈沖隔離變壓器用+20v電源和電路元器件用±12v電源。

4 工作原理

4.1 系統(tǒng)邏輯設(shè)計

基于cpld的小型化控保電路核心器件為cpld。系統(tǒng)采用4mhz晶振作時鐘基準脈沖,由cpld進行數(shù)字計數(shù)產(chǎn)生特定的時序關(guān)系,根據(jù)控制信息、發(fā)射機工作狀態(tài)和故障信息進行綜合評估,控保系統(tǒng)將各故障信息進行邏輯處理,產(chǎn)生故障結(jié)果,參與各節(jié)點的控制,實時保護和控制發(fā)射機開關(guān)機過程。

發(fā)射機控制與保護邏輯關(guān)系如圖2所示。指令信息包括開關(guān)高壓指令與開關(guān)調(diào)制指令,調(diào)制器用定時信號有兩組,一組為開啟脈沖,另一組為關(guān)斷脈沖,前級激勵信號控制導(dǎo)前脈沖形式。