CN113419220B - 具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器 - Google Patents
具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113419220B CN113419220B CN202110675039.3A CN202110675039A CN113419220B CN 113419220 B CN113419220 B CN 113419220B CN 202110675039 A CN202110675039 A CN 202110675039A CN 113419220 B CN113419220 B CN 113419220B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- voltage
- power supply
- receiving
- exciter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,包括电源部分和控制部分:其中电源部分包含等比电源转换模块、发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块;控制部分包含FPGA模块、发送模块、接收模块、A/D采样模块、测温模块以及驱动模块。该激励器采用将电容前置的等比转换架构,利用等比转换架构开环响应快的特性来满足T/R组件的瞬时响应需求,同时采用高压输入模式,一方面降低电源传输过程中的电流值,减小系统热量损耗,另一方面提高输入输出电压比,当其比例为N时,可将前置电容的容量同步降低N2倍,使激励器的体积和成本均得到有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵雷达,具体地,涉及一种具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器。
背景技术
相控阵雷达激励器在天线分系统中位于波控机、阵面电源和T/R组件之间,其一方面负责将阵面电源的输出电压转换为T/R组件工作所需的脉冲电压;另一方面将波控机传来的波控数据根据配置命令按照协议格式发送给T/R组件,完成对T/R组件移相衰减数据的控制,从而实现对阵面波束指向的配置;同时还负责实时收集组件的漏极电压、栅极电压、温度、射频检波信号等状态,以此为基准对T/R组件进行保护,并将数据回告给波控机,以实现对设备状态的监控。
现阶段相控阵雷达中T/R组件的负载特性为脉冲性负载,目前相控阵雷达多采用传统的低压型激励器,其对T/R组件发射支路功放管漏压进行电源调制的功率回路主要依靠DC/DC电源模块后带大量储能电容的架构来实现,其中DC/DC电源模块完成阵面电源电压到T/R组件发射支路功放管漏压的转换,但由于其响应速度较慢,无法满足T/R组件对能量的瞬时需求,因此需放置大量储能电容以实现瞬时能量的供应。基于此种架构的激励器因需要大量的储能电容导致单机成本上升、体积变大、可靠性下降。
同时,T/R组件作为相控阵雷达的核心部件,对雷达性能影响举足轻重,传统的保护电路通常仅对主回路电压进行监测保护,没有对组件的各种工作状态进行全面的覆盖,若因监测保护不到位造成组件损坏,不仅造成较高的经济损失还会对雷达性能会产生较大影响。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,采用将电容前置的等比转换架构,利用等比转换架构开环响应快的特性来满足T/R组件的瞬时响应需求,同时采用高压输入模式,一方面降低电源传输过程中的电流值,减小系统热量损耗,另一方面提高输入输出电压比,当其比例为N时,可将前置电容的容量同步降低N2倍,有效控制激励器的体积和成本;同时利用高精度AD采样模块和测温模块,对T/R组件每一路通道的各类电压和温度进行全方位的监控保护,并在工作临界点关闭组件,确保组件安全,在系统调试时也可准确定位故障点,便于系统排故。
根据本发明提供的具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,包括:电源部分和控制部分;
所述电源部分包括等比电源转换模块、发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块;
所述等比电源转换模块的输入端用于连接阵面电源,输出端用于分别通过发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块连接T/R组件;
所述控制部分包括FPGA模块、发送模块、接收模块、A/D采样模块、测温模块以及驱动模块;
所述FPGA模块的第一输出端用于通过发送模块连接波控机,第二输出端用于通过驱动模块连接所述T/R组件;所述FPGA模块的第一输入端用于通过接收模块连接波控机,第二输入端用于通过A/D采样模块连接所述T/R组件,第三输入端用于通过测温模块连接所述T/R组件;
所述等比电源转换模块采用将电容前置的等比转换架构,利用等比转换架构开环响应快的特性来满足T/R组件的瞬时响应需求,同时采用高压输入模式,一方面降低电源传输过程中的电流值,减小系统热量损耗,另一方面提高输入输出电压比,当其比例为N时,可将前置电容的容量同步降低N2倍,有效控制激励器的体积和成本。
优选地,所述发射支路漏压调制模块,利用将等比转换模块输出的电压和经FPGA模块逻辑产生的发射选通信号调制输出为发射支路功放管所需的漏极电压;
所述接收支路电压调制模块,用于将等比转换模块输出的电压经DC/DC变换稳压后输出为接收支路多功能芯片和低噪放芯片所需电压;
所述发射支路栅压模块,用于将等比转换模块输出的电压经DC/DC变压、LDO稳压后输出为发射支路功放管所需栅极电压。
优选地,所述FPGA模块,用于通过接收模块接收来自波控机的串行数据,并将所述串行数据按协议要求处理后通过驱动模块发送给T/R组件,以实现对T/R组件内部多功能芯片移相衰减值的配置;
同时FPGA模块,还用于通过度A/D采样模块和测温模块对发射支路和接收支路的各类电压、射频检波电压及组件温度进行实时检测和BIT统计,当任意工作状态超出设定范围时,及时关闭组件,确保组件安全,并将BIT数据通过发送模块回传给波控机。
优选地,所述A/D采样模块、所述测温模块与T/R组件的通道一一对应,用于实现对每一路通道工作状态进行监测,在阵面排故时对故障问题准确定位。
优选地,所述FPGA模块包括命令解析模块、时序配置模块、移相衰减模块和BIT回告模块;
所述命令解析模块,用于接收波控机传来的串行数据,将解析得到的控制数据送往移相衰减配置模块及时序配置模块;
所述移相衰减配置模块,用于接收来自命令解析模块传递来的移相衰减数据,并按照T/R组件所需的数据格式进行相应的转换操作后,按照接口工作时序将移相衰减数据送出至驱动模块,进而发送给T/R组件;
所述时序配置模块,用于接收来自命令解析模块的控制信号、A/D电压采样信号和温度信号,对发射选通信号及接收选通信号进行相应的切换及使能保护操作,并将经过处理的脉冲信号输出至驱动模块和电源部分,当某个T/R组件通道出现过压或过温时,立刻将发射同步信号置为无效态,起到保护组件的作用;
BIT回告模块则实时采集T/R组件的各通道的供电电压、射频检波电压和温度状态,并按约定格式传递给发送模块,从而回告波控机。
优选地,等比电源模块采用+384V高压输入,+48V输出的电容前置等比转换架构,此时输入输出电压比为8:1,激励器所需的电容值可相应降低64倍。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明激励器采用将电容前置的等比转换架构,利用等比转换架构开环响应快的特性来满足T/R组件的瞬时响应需求,同时采用高压输入模式,一方面降低电源传输过程中的电流值,减小系统热量损耗,另一方面提高输入输出电压比,当其比例为N时,可将前置电容的容量同步降低N2倍,使激励器的体积和成本均得到有效控制;
2、本发明利用高精度A/D采样模块和测温模块,对T/R组件每个通道的各类工作电压和工作温度进行实时监控,并在工作临界点准确关闭组件,确保组件安全,提高了系统的可靠性,解决了因监测保护不到位造成组件损坏,从而影响雷达性能的问题,同时有利于在阵面调试过程中准确定位故障点,提高了系统的可维修性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明实施例中具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施提供的一种具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器的原理框图,如图1所示,本发明提供的一种具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器包括:电源部分和控制部分:
所述电源部分包括等比电源转换模块、发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块;
所述等比电源转换模块的输入端用于连接阵面电源,输出端用于分别通过发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块连接T/R组件;
所述控制部分包括FPGA模块、发送模块、接收模块、A/D采样模块、测温模块以及驱动模块;
所述FPGA模块的第一输出端用于通过发送模块连接波控机,第二输出端用于通过驱动模块连接所述T/R组件;所述FPGA模块的第一输入端用于通过接收模块连接波控机,第二输入端用于通过A/D采样模块连接所述T/R组件,第三输入端用于通过测温模块连接所述T/R组件。
结合图1本发明优选的实例中,等比电源模块采用+384V高压输入,+48V输出的电容前置等比转换架构,等比转换架构开环响应快的特性可以满足T/R组件的瞬时响应需求,此时输入输出电压比为8:1,在此参数下,激励器所需的电容值可相应降低64倍,大幅节省了印制板面积和材料,使产品的体积和成本得到有效控制,同时,采用高压输入也降低电源传输过程中的电流值,减小了激励器的热量损耗,改善了系统散热环境。
在本发明优选的实施例中,发射支路漏压调制模块采用FPGA模块控制发射选通信号开关相应PMOS的形式去驱动发射支路漏极电压,接收支路电压调制模块可选用包括但不限于将输入的+48V转换为+5V的DC/DC转换芯片,供接收支路多功能芯片和低噪放芯片使用,发射支路栅压调制模块先采用将+5V转换为-6V的DC/DC转换芯片,在采用LDO芯片将-6V稳压至-5V供发射支路栅极使用。
在本发明优选的实施例中,所述控制部分的硬件主要由FPGA、差分输入输出芯片、A/D采样芯片、测温芯片以及TTL驱动芯片构成。FPGA选用逻辑单元不低于1万门的低成本FPGA作为激励器的主控逻辑器件;A/D采样芯片采用12位精度八通道采样芯片,对T/R组件各通道的供电电压以及射频检波电压进行采样,芯片数量可随时根据T/R组件通道数进行相应扩展;测温芯片采用13位精度微功耗数字温度传感器,对T/R组件每个通道温度进行实时监控,芯片数量可随时根据T/R组件通道数进行相应扩展。
下文对所述FPGA模块基于软件功能所配置的模块进行详细描述:
在本发明优选的实施例中,所述FPGA模块内部构建有命令解析模块,所述命令解析模块接收波控机传来的串行数据,将解析得到的控制数据送往移相衰减配置模块及时序配置模块;
在本发明优选的实施例中,所述FPGA模块内部构建有移相衰减配置模块,移相衰减配置模块接收来自命令解析模块传递来的移相衰减数据,并按照T/R组件所需的数据格式进行相应的转换操作后,按照接口工作时序要求,将移相衰减数据送出至驱动模块,从而发送给T/R组件;
在本发明优选的实施例中,所述FPGA模块内部构建有时序配置模块,时序配置模块接收来自命令解析模块的控制信号、A/D电压采样信号和温度信号,对发射选通信号及接收选通信号进行相应的切换及使能保护操作,并将经过处理的脉冲信号输出至驱动模块和电源部分,当某个T/R组件通道出现过压或过温时,时序配置模块会立刻将发射同步信号置为无效态,起到保护组件的作用;
在本发明优选的实施例中,所述FPGA模块内部构建有BIT回告模块,BIT回告模块实时采集T/R组件的各通道的供电电压、射频检波电压和温度状态,并按约定格式传递给发送模块,从而回告波控机,供系统录用。
综合以上描述可见:本发明实施例中激励器采用将电容前置的等比转换架构,利用等比转换架构开环响应快的特性来满足T/R组件的瞬时响应需求,同时采用高压输入模式,一方面降低电源传输过程中的电流值,减小系统热量损耗,另一方面提高输入输出电压比,当其比例为N时,可将前置电容的容量同步降低N2倍,使激励器的体积和成本均得到有效控制;同时利用FPGA模块对T/R组件每个通道的各类工作电压和工作温度进行实时监控,解决了因监测保护不到位造成的组件损坏,从而影响雷达性能的问题,同时有利于在阵面调试过程中准确定位故障点,提高了系统的可维修性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,其特征在于,包括:电源部分和控制部分;
所述电源部分包括等比电源转换模块、发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块;
所述等比电源转换模块的输入端用于连接阵面电源,输出端用于分别通过发射支路漏压调制模块、接收支路电压调制模块和发射支路栅压调制模块连接T/R组件;
所述控制部分包括FPGA模块、发送模块、接收模块、A/D采样模块、测温模块以及驱动模块;
所述FPGA模块的第一输出端用于通过发送模块连接波控机,第二输出端用于通过驱动模块连接所述T/R组件;所述FPGA模块的第一输入端用于通过接收模块连接波控机,第二输入端用于通过A/D采样模块连接所述T/R组件,第三输入端用于通过测温模块连接所述T/R组件;
所述等比电源转换模块采用将电容前置的等比转换架构,利用等比转换架构开环响应快的特性来满足T/R组件的瞬时响应需求,同时采用高压输入模式,一方面降低电源传输过程中的电流值,减小系统热量损耗,另一方面提高输入输出电压比,当其比例为N时,可将前置电容的容量同步降低N2倍,有效控制激励器的体积和成本。
2.根据权利要求1所述的具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,其特征在于,所述发射支路漏压调制模块,用于将等比转换模块输出的电压和经FPGA模块逻辑产生的发射选通信号调制输出为发射支路功放管所需的漏极电压;
所述接收支路电压调制模块,用于将等比转换模块输出的电压经DC/DC变换稳压后输出为接收支路多功能芯片和低噪放芯片所需电压;
所述发射支路栅压模块,用于将等比转换模块输出的电压经DC/DC变压、LDO稳压后输出为发射支路功放管所需栅极电压。
3.根据权利要求1所述的具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,其特征在于,所述FPGA模块,用于通过接收模块接收来自波控机的串行数据,并将所述串行数据按协议要求处理后通过驱动模块发送给T/R组件,以实现对T/R组件内部多功能芯片移相衰减值的配置;
同时FPGA模块,还用于通过度A/D采样模块和测温模块对发射支路和接收支路的各类电压、射频检波电压及组件温度进行实时检测和BIT统计,当任意工作状态超出设定范围时,及时关闭组件,确保组件安全,并将BIT数据通过发送模块回传给波控机。
4.根据权利要求1所述的具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,其特征在于,所述A/D采样模块、所述测温模块与T/R组件的通道一一对应,用于实现对每一路通道工作状态进行监测,在阵面排故时对故障问题准确定位。
5.根据权利要求1所述的具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,其特征在于,所述FPGA模块包括命令解析模块、时序配置模块、移相衰减模块和BIT回告模块;
所述命令解析模块,用于接收波控机传来的串行数据,将解析得到的控制数据送往移相衰减配置模块及时序配置模块;
所述移相衰减配置模块,用于接收来自命令解析模块传递来的移相衰减数据,并按照T/R组件所需的数据格式进行相应的转换操作后,按照接口工作时序将移相衰减数据送出至驱动模块,进而发送给T/R组件;
所述时序配置模块,用于接收来自命令解析模块的控制信号、A/D电压采样信号和温度信号,对发射选通信号及接收选通信号进行相应的切换及使能保护操作,并将经过处理的脉冲信号输出至驱动模块和电源部分,当某个T/R组件通道出现过压或过温时,立刻将发射同步信号置为无效态,起到保护组件的作用;
BIT回告模块则实时采集T/R组件的各通道的供电电压、射频检波电压和温度状态,并按约定格式传递给发送模块,从而回告波控机。
6.根据权利要求1所述的具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器,其特征在于,等比电源转换模块采用+384V高压输入,+48V输出的电容前置等比转换架构,此时输入输出电压比为8:1,激励器所需的电容值可相应降低64倍。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110675039.3A CN113419220B (zh) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110675039.3A CN113419220B (zh) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113419220A CN113419220A (zh) | 2021-09-21 |
CN113419220B true CN113419220B (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=77788932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110675039.3A Active CN113419220B (zh) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113419220B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105871232A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-17 | 产晶积体电路股份有限公司 | 动态驱动能力调节的电源控制装置 |
CN109144461A (zh) * | 2018-07-09 | 2019-01-04 | Oppo广东移动通信有限公司 | 发声控制方法、装置、电子装置及计算机可读介质 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6801027B2 (en) * | 2002-09-26 | 2004-10-05 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Power conversion in variable load applications |
-
2021
- 2021-06-17 CN CN202110675039.3A patent/CN113419220B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105871232A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-17 | 产晶积体电路股份有限公司 | 动态驱动能力调节的电源控制装置 |
CN109144461A (zh) * | 2018-07-09 | 2019-01-04 | Oppo广东移动通信有限公司 | 发声控制方法、装置、电子装置及计算机可读介质 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
"Lockheed Martin MS2,Radar Systems";AI-Rashid Y.;《Active phased array radar systems》;20091231;全文 * |
"Novel FPGA based T/R Module Controller for Active Phased Array Radar";Rathod S. et al.;《2019 IEEE International Symposium on Phased Array Systems & Technology》;20191231;全文 * |
"S Band High-Power GaN TR Module with Quick-Insertion Structure";Fan Yang et al.;《2020 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT)》;20201231;全文 * |
"基于RTOS 的雷达阵面激励器测试平台设计";杨徐路 等;《数字技术与应用》;20200531;第38卷(第5期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113419220A (zh) | 2021-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102323531A (zh) | 一种毫米波功率放大器的参数自动测试方法与测试系统 | |
CN109302713A (zh) | 高覆盖射频指标自动测试装置 | |
CN201504173U (zh) | 数字式射频电源 | |
US11402457B2 (en) | System and method for integrated test on primary-secondary pole-mounted breaker | |
CN105162356A (zh) | 一种电压相位可调且易于并联的全桥谐振超声驱动电路 | |
CN113419220B (zh) | 具备多重保护功能的高压型相控阵雷达激励器 | |
CN100589319C (zh) | 功率放大器温度补偿装置和方法 | |
CN112924862B (zh) | 一次侧故障注入fa检测系统和方法 | |
CN114063026A (zh) | 一种相控阵雷达系统的静态检测装置及方法 | |
CN104345284A (zh) | 一种dc-dc电源模块的辐射效应测控系统 | |
CN204031132U (zh) | Ku波段多通道切换接收装置 | |
CN105510697A (zh) | GaN微波功率器件直流老化系统的实时电流监测电路 | |
CN115201649B (zh) | 一种自发短路电流实现igbt状态监测的驱动电路 | |
CN113671340B (zh) | 一种IGBT的Switch参数测试装置 | |
CN106597320B (zh) | 一种用于微波组件电源的专用自动化测试系统 | |
CN115542055A (zh) | 双模式igbt加速老化试验系统及方法 | |
CN210413018U (zh) | 储能焊机的焊接控制系统 | |
CN209784983U (zh) | 一种基于fpga的数据采集和脉冲产生系统 | |
CN116206921A (zh) | 一种基于继电器信号测试的小型通用化矩阵开关 | |
CN212229096U (zh) | Igbt驱动板老化测试电路 | |
CN221303410U (zh) | 直流电流测量电路及充电桩检测系统 | |
CN219577064U (zh) | 一种多通道射频开关切换装置 | |
CN115047786B (zh) | 一种多模块级联型电网模拟器控制系统 | |
CN221351683U (zh) | 一种多路放大器测试系统 | |
CN217156412U (zh) | 高稳定自动追频式多超声波通道切换输出结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |