1 引言

隨著數字化電子技術日新月異的發展,借鑒國外先進經驗與先進技術推動我國電子設備產業的發展勢在必行。復雜可編程邏輯器件(complex programmable logic device, cpld )作為國外最先進的一代大規模數字器件,以其可靠性高和邏輯設計靈活的優勢,在工業控制和軍事領域中得到了日益廣泛的應用。

機載雷達對發射機控制與保護系統(以下簡稱控保系統)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,而且對其所處的環境溫度與振動條件也要求十分苛刻。基于cpld技術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;在設計過程中,應用數字處理技術實現了對雷達發射機的實時與復雜邏輯控制,采用數字時間濾波技術提高發射機控保的i/o抗干擾性能;另外,由于cpld具備良好的現場在線可編程能力,基于cpld的控保系統對中小型發射機來說,在通用化、系列化、組合化應用方面具有較高的推廣價值。

2 功能需求

控保系統是發射機系統的重要組成部分。其主要技術要求有：

(1)完成對過溫、過壓、欠壓、真空度下降、管體過流、相關電源等的實時檢測。

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

(3)為發射機調制器提供預調脈沖與前級控制脈沖。預調脈沖包括開啟脈沖與關斷脈沖,預調脈沖需進行邏輯保護,兩個脈沖不可同時為高電平。

(4)實現對發射機定時信號的檢測,具有過d與過τ保護功能。

(5)控保系統檢測到故障時,智能化關閉發射機。

3 硬件組成

雷達發射機控保主要由cpld、運算放大器電路、比較器電路、i/o接口電路、預調脈沖形成電路、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發射機指令與工作定時信號等;顯示電路指示發射機故障信息和工作狀態信息。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 系統邏輯設計

基于cpld的小型化控保電路核心器件為cpld。系統采用4mhz晶振作時鐘基準脈沖,由cpld進行數字計數產生特定的時序關系,根據控制信息、發射機工作狀態和故障信息進行綜合評估,控保系統將各故障信息進行邏輯處理,產生故障結果,參與各節點的控制,實時保護和控制發射機開關機過程。

發射機控制與保護邏輯關系如圖2所示。指令信息包括開關高壓指令與開關調制指令,調制器用定時信號有兩組,一組為開啟脈沖,另一組為關斷脈沖,前級激勵信號控制導前脈沖形式。