一种便携式雷达发射机微波包络检测设备的开发
​郭军辉 程宝山 王航
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​郭军辉 程宝山 王航,. 一种便携式雷达发射机微波包络检测设备的开发[J]. 电路系统研究,2024.4. DOI:10.12721/ccn.2024.157381.
摘要: 雷达装备作为战场上主要信息获取设备,在当代信息化战争中起着重要作用。现代雷达,维修保障技术服务保障难度高,兼有快速性和高技术性要求。本文针对某型雷达装备发射机包络检测开发专用检测设备,操作简单,方便携带,能够快速的检测被测发射机输出是否正常,快速定位故障部位,提供诊断维修的依据,能够较好的满足雷达装备技术服务保障需求。
关键词: 雷达;技术服务;包络检测
DOI:10.12721/ccn.2024.157381
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0 引言

雷达装备在战场侦察、目标拦截、电子对抗、远程预警等方面有着广泛应用。在对雷达装备的维修保障技术服务(以下简称技术服务)保障方面,一方面是要努力提高设备的维护保养的水平,另一方面是要提高雷达装备的检测和维修能力。随着技术的发展,。更快的检测维修能力,意味着雷达装备能够更早的恢复战斗力,因此开发实用的技术服务保障的专用检修设备,也是技术服务人员应该考虑并解决的主要问题。

目前的国产电真空发射机,在状态检测指示方面,涵盖了方方面面的状态及故障信息,输出功率显示处于缺失状态。对于电真空发射机来说,灯丝高压和调制都正常的情况下,如果微波放大链通路某一级有故障,导致最后行波管无输出的情况很常见,而此时雷达不会报故障,无捕获目标的情况下,对雷达故障分离造成极大困难。因此开发能够直接检测微波输出情况的便携仪器,可以使操作人员快速判断发射机有无输出,对于快速检测发射机故障有着关键作用。

1 方案选择

在雷达工作时,判断发射机是否有输出有两个方法:

①用示波器连检波器看输出波导耦合出来的包络。

②现场用小功率计测量耦合功率。

在雷达整机中,示波器和功率计是没有配备的,因此雷达状态都正常的情况下,除非发射机专业人员带仪表去检测,或将发射机寄回单位用大功率计测量输出功率。售后人员及维修技师很难检测发射机的最终输出情况。目前测量输出所使用的功率计长1米,宽0.8米,高1.2米,重达60公斤。为了在现场快速的判断发射机有无功率输出,迫切的需要一款便携功率或包络检测仪器。功率大小对雷达捕获目标的功能的影响并不是排在首位的。而输出信号的质量对最终的接收机及信号处理影响更直接。发射信号的质量受到频率源和调制器及微波单元的综合影响,其中在时域范围内输出的包络可以直观的查看输出信号的大部分信息。时域的稳定性直接关联频域的稳定。仅仅对输出功率采样得到的信息比较片面,而包络涵盖的信息更为全面。因此最终确定方案为测包含功率信息的包络。

3总体设计

功率检测仪设计框图如图1所示:

图1包络检测设备总体设计框图

截图1741763351.png包络测试系统主要包括电源模块、信号前端处理模块、模数转换模块、FPGA运算控制模块和显示模块。被测信号通过信号调理模块后,通过AD模块转换成数字信号,然后送给FPGA 在FPGA中用VirilogHDL描述的逻辑电路完成对数字信号高速的采集、存储、运算等工作,再把数据送给 Nios软核处理器,处理 Nios软核处理器根据需求对继电器触摸屏等设备进行控制,最后通过显示模块把波形显示出来。

1波器型号确定

项目组用不同的检波器采集了某雷达发射机耦合器输出检波的数据,鉴于国产化要求,以及包络的精度并无过高需求,因此,选择国产VJJ10C检波器作为最佳方案。

②硬件电路设计

利用 XILINX 公司的EXCD-1 实验板,实现多通道数字示波器的VGA 显示,整个系统总体方案是模拟信号通过电平移动电路送至AD9200中进行转换,将其数字化信号送入 FPGA 中,由于采样频率和VGA显示频率不一致,需先将数据送入RAM 中进行缓存并利用FPGA对数字信号进行实时快速处理,得到信号波形及参数送至VGA 显示器进行显示。

③软件设计

系统的软件设计采用C语言编写,主要实现波形显示触摸控制,继电器控制等工作。系统开机调用相关函数初始化LCD,SD卡和FAT文件系统之后,首先绘制图形界面,输出固定信息,接着读取波形参数,将其显示在LCD上。 

4 技术指标及特点

(a)检波频率输入范围:100MHz—20GHz

(b)最小检测功率:-20dBm

(c)最大输入功率:0dBm

(d)包络显示单元带宽:100M

(e)包络显示单元采样率:500M

(f)垂直灵敏度:10mV

(g)供电:1000mA锂电池,5V

结合高精度采样技术,实现了对雷达发射机输出信号质量的快速检测;检测信号指标更全面,采样精度更准确,便于现场维修人员的快速诊断维修。高集成化,功率检测仪将数据采集控制电路、存储、运算、液晶控制、触摸控制、继电器控制等工作都由单片FPGA来完成,使得成本进一步压缩,硬件电路的设计进一步简化。高准确性,测试结果表明,该检测仪具有实时采样率高,体积小,携带和操作方便等优点,且具有良好的实际推广应用价值。

结论

本文针对某型雷达装备发射机开发了专用便携式检测维修设备,该设备结构紧凑,操作简单,即插即用,能够快速的测试微波单元是否正常,快速定位故障部位,提供诊断维修的依据,能够帮助雷达装备维修技术人员在不需要任何外部仪表的情况下了解发射机输出信息,并根据信息做相关的调节修复工作,尽快恢复雷达装备的作战效力。

参考文献:

《雷达发射机自动化控制系统的设计与实现》满志平《电子技术与软件工程》期刊2018.4.6

《浅析某雷达发射机空中无功率输出故障》  庞朋   《科学技术创新》    期刊2017.12.25

作者一姓名:郭军辉 ;性别:男  ; 出生年月:1984年5月 ;籍贯(具体到市):陕西省宝鸡市  民族: 汉  ;最高学历:本科 ;目前职称:助理工程师;研究方向:雷达发射机技术

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