本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體是雷達(dá)發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

機(jī)場(chǎng)監(jiān)視一次雷達(dá)作為雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，對(duì)于監(jiān)控機(jī)場(chǎng)附近各種飛機(jī)的活動(dòng)情況以及引導(dǎo)眾多飛機(jī)的起降和航行具有至關(guān)重要的作用。機(jī)場(chǎng)監(jiān)視一次雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域決定了其需要連續(xù)不間斷的工作，這就對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分提出了嚴(yán)苛的要求。發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)是該雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分之一，其主要功能是對(duì)頻率綜合器輸入的相參射頻激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制及功率放大，以產(chǎn)生天線輻射的射頻信號(hào)。作為發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的控制與通訊核心，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要完成將中心計(jì)算機(jī)輸入的邏輯控制命令轉(zhuǎn)換為對(duì)發(fā)射機(jī)的控制，將發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)通過串口上報(bào)至中心計(jì)算機(jī)，同時(shí)完成對(duì)射頻開關(guān)的控制轉(zhuǎn)換及狀態(tài)檢測(cè)上報(bào)功能。因此，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能否可靠工作是發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)能否正常可靠工作的前提。但傳統(tǒng)的采用單部發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元的設(shè)計(jì)方案，在監(jiān)控單元出現(xiàn)故障時(shí)，無(wú)法保證發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的正常工作，從而導(dǎo)致整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)無(wú)法可靠正常工作，為機(jī)場(chǎng)監(jiān)視一次雷達(dá)的可靠應(yīng)用埋下隱患。在此背景下，設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)監(jiān)視一次雷達(dá)的可靠穩(wěn)定工作的發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)就顯得尤為必要。對(duì)于已經(jīng)采用固態(tài)放大模塊進(jìn)行功率合成輸出的集中式發(fā)射機(jī)來(lái)說，實(shí)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了放大模塊的冗余工作功能，也即其中的一個(gè)射頻放大模塊或數(shù)個(gè)射頻放大模塊出現(xiàn)故障而不能正常工作時(shí)，僅僅會(huì)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)威力產(chǎn)生影響，而不會(huì)使雷達(dá)系統(tǒng)失效而無(wú)法正常工作。因此，發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)中的監(jiān)控單元就成為影響發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作的薄弱環(huán)節(jié)，就使得監(jiān)控單元的雙冗余設(shè)計(jì)顯得格外重要和必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種雷達(dá)發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余實(shí)現(xiàn)方法，解決了單套發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元出現(xiàn)故障時(shí)使得發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)無(wú)法正常工作的問題，從而保證發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定工作，為機(jī)場(chǎng)監(jiān)視一次雷達(dá)的整機(jī)連續(xù)不間斷工作提供保障。

技術(shù)方案

一種雷達(dá)發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余實(shí)現(xiàn)方法，所述的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控單元a、監(jiān)控單元b、共用母版、供電單元a和供電單元b，每套監(jiān)控單元由控制監(jiān)視板和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)板組成，兩套監(jiān)控單元插裝在一個(gè)共用母版上，由共用母板完成兩套監(jiān)控單元之間信號(hào)的互聯(lián)；供電單元a、供電單元b以并聯(lián)的方式分別給監(jiān)控單元a、監(jiān)控單元b供電；其特征在于兩套監(jiān)控單元同時(shí)加電工作，一套處于工作狀態(tài)，另一套處于備份狀態(tài)，通過中心計(jì)算機(jī)指定在線的監(jiān)控單元；當(dāng)在線監(jiān)控單元檢測(cè)到自身發(fā)生故障時(shí)，通過互鎖信號(hào)，自動(dòng)切換備份的監(jiān)控單元進(jìn)入在線工作狀態(tài)；包括互鎖邏輯的雙冗余設(shè)計(jì)、發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與放大器/驅(qū)動(dòng)器之間的接口雙冗余設(shè)計(jì)、發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與射頻開關(guān)和放大器/驅(qū)動(dòng)器電源供電的控制電路設(shè)計(jì)、發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與放大器/驅(qū)動(dòng)器通信串口的檢測(cè)設(shè)計(jì)；

所述的互鎖邏輯的雙冗余設(shè)計(jì)：

開機(jī)時(shí)，初始化信號(hào)使監(jiān)控單元a、b都處于等待狀態(tài)；控制監(jiān)控單元a、b輸出的使能信號(hào)為低電平失效，監(jiān)控單元a、b都無(wú)信號(hào)輸出；去往監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)為無(wú)效高電平，不能使監(jiān)控單元b生效；中心計(jì)算機(jī)在開機(jī)后可設(shè)置監(jiān)控單元a或監(jiān)控單元b進(jìn)入在線狀態(tài)，這里假定的是監(jiān)控單元a為工作狀態(tài)，而監(jiān)控單元b為在線備份狀態(tài)；此時(shí)，中心計(jì)算機(jī)向監(jiān)控單元a發(fā)出生效命令，加到切換電路的中心計(jì)算機(jī)命令信號(hào)為低電平，使控制監(jiān)控單元a輸出的使能信號(hào)為高電平生效，從而使監(jiān)控單元a的信號(hào)輸出生效；去監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)輸出低電平，復(fù)位監(jiān)控單元b的邏輯，使監(jiān)控單元b的輸出信號(hào)失效，從監(jiān)控單元b到監(jiān)控單元a的互鎖信號(hào)為無(wú)效高電平；

當(dāng)在線工作的監(jiān)控單元a檢測(cè)到自身出現(xiàn)故障時(shí)，需要切換到監(jiān)控單元b工作；此時(shí)，由監(jiān)控單元a的自檢信號(hào)生成連接至監(jiān)控單元b的信號(hào)為有效低電平，加到監(jiān)控單元b的生效置1端，使控制監(jiān)控單元b輸出信號(hào)生效端使能信號(hào)為高電平生效，使監(jiān)控單元b的信號(hào)輸出生效；同時(shí)，使監(jiān)控單元b的去往監(jiān)控單元a的互鎖信號(hào)輸出低電平，復(fù)位監(jiān)控電路a的邏輯，使監(jiān)控單元a輸出信號(hào)失效，從監(jiān)控單元a到監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)為無(wú)效高電平；這樣就切換到監(jiān)控單元b在線工作，監(jiān)控單元a進(jìn)入備份維護(hù)狀態(tài)，同時(shí)將監(jiān)控單元a的故障通過串口上報(bào)至中心計(jì)算機(jī)；

對(duì)監(jiān)控單元b為在線工作單元，切換到監(jiān)控單元a的情況同樣適用；

所述的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與放大器/驅(qū)動(dòng)器之間的接口雙冗余設(shè)計(jì)：

其中放大器/驅(qū)動(dòng)器串行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)rxd分兩路送到監(jiān)控單元a的rxd和監(jiān)控單元b的rxd，而串行數(shù)據(jù)輸出信號(hào)txd需要通過在線/備份互鎖信號(hào)來(lái)控制三態(tài)緩沖器的輸出，即由在線的監(jiān)控單元輸出串行數(shù)據(jù)，假如監(jiān)控單元a為在線狀態(tài)，則由監(jiān)控單元a輸出串行數(shù)據(jù)；

所述的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與射頻開關(guān)和放大器/驅(qū)動(dòng)器電源供電的控制電路設(shè)計(jì)：

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接收中心計(jì)算機(jī)的命令，控制放大器/驅(qū)動(dòng)器的+48v電源供電開關(guān)，控制射頻開關(guān)進(jìn)行切換；發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在工作時(shí)由主控單片機(jī)將射頻開關(guān)切換控制命令和+48v電源開關(guān)命令傳送到fpga中鎖存，經(jīng)光電隔離后輸出射頻開關(guān)控制信號(hào)和+48v供電開關(guān)控制信號(hào)；放大器/驅(qū)動(dòng)器的+48v電源開關(guān)是通過ttl電平進(jìn)行控制，高電平電源開低電平電源關(guān)；開關(guān)控制信號(hào)通過光電隔離并經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)控制信號(hào)；出于雙冗余設(shè)計(jì)的考慮，最后輸出的驅(qū)動(dòng)器選用具有選通功能的器件，并由互鎖信號(hào)使能；當(dāng)前監(jiān)控單元在線時(shí)，使能控制信號(hào)輸出，而當(dāng)處于備份狀態(tài)時(shí)，控制輸出處于高阻狀態(tài)；射頻開關(guān)通過ttl電平信號(hào)控制，分a、b兩路輸出，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)通道；當(dāng)選通a通道時(shí)，控制輸出a輸出高電平，控制輸出b輸出低電平，反之亦然；開關(guān)控制信號(hào)通過光電隔離后，經(jīng)反相器形成兩路輸出，分別通過驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)控制信號(hào)，同樣出于雙冗余設(shè)計(jì)的考慮，最后輸出的驅(qū)動(dòng)器選用具有選通功能的器件，由互鎖信號(hào)使能，在線時(shí)，使能控制信號(hào)輸出，而當(dāng)處于備份狀態(tài)時(shí)，控制輸出處于高阻狀態(tài)；

所述的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與放大器/驅(qū)動(dòng)器通信串口的檢測(cè)設(shè)計(jì)：

在線監(jiān)控單元工作時(shí)，定時(shí)發(fā)查詢命令到放大器/驅(qū)動(dòng)器串口，讀取放大器/驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)；如連續(xù)三次查詢之后，都無(wú)數(shù)據(jù)響應(yīng)，這時(shí)不能判斷故障位置；將控制權(quán)切換給備份監(jiān)控單元，備份監(jiān)控單元進(jìn)入在線狀態(tài)后，再次發(fā)查詢命令到放大器/驅(qū)動(dòng)器串口，這時(shí)如通信正常，可判斷原監(jiān)控單元串口故障；如通信仍不正常，可判斷放大器/驅(qū)動(dòng)器串口故障。

有益效果

本發(fā)明提出的一種雷達(dá)發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余實(shí)現(xiàn)方法，有益效果如下：

1)相較于傳統(tǒng)的使用單部發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制并與雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行通訊的體制來(lái)說，本發(fā)明提出的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)雙冗余實(shí)現(xiàn)方式，使得在單部監(jiān)控單元出現(xiàn)故障而無(wú)法工作時(shí)可以切換到另一部監(jiān)控單元工作，極大的提高了發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。假定單個(gè)監(jiān)控單元的可靠度為0.85，在采用本發(fā)明提出的方法后，可靠度可以增加為1-(1-0.85)²＝0.9775。可以看出，可靠度得到極大提高，從而大大提高了雷達(dá)整機(jī)系統(tǒng)的可靠性，為雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作提供技術(shù)保障。

2)通過本發(fā)明提出的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余實(shí)現(xiàn)方式，可以使發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元a和b輪流交替工作，增加了發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命。

3)采用兩塊供電單元并聯(lián)工作為發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)供電，使得在一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障或問題不能繼續(xù)為發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供供電時(shí)的問題得到很好改善，極大的提高了發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)雙冗余實(shí)現(xiàn)的工作原理框圖

圖2監(jiān)控單元雙冗余切換工作原理框圖

圖3放大器/驅(qū)動(dòng)器監(jiān)控電路工作原理框圖

圖4與放大器/驅(qū)動(dòng)器的雙冗余接口工作原理框圖

圖5與射頻開關(guān)和放大器/驅(qū)動(dòng)器電源供電的控制電路工作原理框圖

圖6射頻開關(guān)控制電路工作原理框圖

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)雙冗余方案主要實(shí)現(xiàn)對(duì)中心計(jì)算機(jī)輸入的脈沖調(diào)制信號(hào)的分配，對(duì)發(fā)射機(jī)放大模塊和驅(qū)動(dòng)模塊的控制及工作狀態(tài)上報(bào)，對(duì)發(fā)射機(jī)放大模塊和驅(qū)動(dòng)模塊的電源控制及狀態(tài)上報(bào)，對(duì)波導(dǎo)開關(guān)和同軸開關(guān)的切換控制及狀態(tài)上報(bào)，以及對(duì)發(fā)射機(jī)前向和反向功率、天線反向功率進(jìn)行檢測(cè)及狀態(tài)上報(bào)功能。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)雙冗余方案并不是簡(jiǎn)單地將兩套單獨(dú)的發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元進(jìn)行并聯(lián)處理，使其工作即可，而是在并聯(lián)處理的基礎(chǔ)上，增加了輸出狀態(tài)控制、控制切換邏輯等功能，以使得兩套監(jiān)控單元在中心計(jì)算機(jī)和自身自檢邏輯的基礎(chǔ)上同步協(xié)調(diào)工作，完成發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元的功能。本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙冗余發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由兩套相同的發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元、共用母版以及供電單元組成。每套監(jiān)控單元由控制監(jiān)視板和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)板組成。兩套發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元插裝在一塊共用母板上，由共用母板完成兩套監(jiān)控單元之間信號(hào)的互聯(lián)。發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成對(duì)發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)內(nèi)所有硬件的監(jiān)視和控制功能。該監(jiān)控系統(tǒng)采用雙冗余方式工作，兩套監(jiān)控單元同時(shí)加電工作，一套處于工作狀態(tài)，另一套處于備份狀態(tài)。可以接收中心計(jì)算機(jī)的控制命令，指定在線的監(jiān)控單元；同時(shí)，當(dāng)在線監(jiān)控單元檢測(cè)到自身發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)切換備份的監(jiān)控單元進(jìn)入在線工作狀態(tài)。

因?yàn)楣╇妴卧ǔＪ请娮釉O(shè)備失效的主要原因之一，因此，本發(fā)明的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正常工作所需要的直流供電由兩塊相同電源模塊并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)，兩塊電源模塊同時(shí)工作。其中一塊電源有故障時(shí)不影響發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作，除非兩塊電源模塊同時(shí)損壞。這種實(shí)現(xiàn)方式使得在一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障或問題不能繼續(xù)為發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供供電時(shí)的問題得到很好改善，極大的提高了發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。另外，兩塊電源模塊也可以通過雷達(dá)的終端界面進(jìn)行“待機(jī)”或“工作”的切換控制。

本發(fā)明的發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余實(shí)現(xiàn)工作原理框圖見圖1。發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成對(duì)發(fā)射機(jī)中各部分的監(jiān)控功能。接收中心計(jì)算機(jī)的命令，對(duì)發(fā)射機(jī)中放大器、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行開關(guān)控制；接收發(fā)射機(jī)內(nèi)部的檢測(cè)信號(hào)，形成狀態(tài)報(bào)告，上報(bào)中心計(jì)算機(jī)；除監(jiān)控功能以外，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還接收來(lái)自中心計(jì)算機(jī)的邏輯控制命令，并把這些命令轉(zhuǎn)換成對(duì)各類射頻開關(guān)的控制。發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用雙冗余方式工作，可以由中心計(jì)算機(jī)指定其中一個(gè)監(jiān)控單元工作，另一個(gè)進(jìn)入備份狀態(tài)。當(dāng)在線工作的發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元檢測(cè)到自身故障時(shí)，通過互鎖信號(hào)，切換備份的監(jiān)控單元進(jìn)入在線工作狀態(tài)。

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

1、雙冗余設(shè)計(jì)中互鎖邏輯的實(shí)現(xiàn)

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙冗余設(shè)計(jì)要求在兩種情況下完成監(jiān)控單元a和監(jiān)控單元b的切換。一種情況是通過中心計(jì)算機(jī)指定監(jiān)控單元a或監(jiān)控單元b工作，另一種情況是當(dāng)在線監(jiān)控單元工作時(shí)檢測(cè)到自身出現(xiàn)故障，自動(dòng)將備份的監(jiān)控單元切換成在線工作狀態(tài)，而使故障的監(jiān)控單元進(jìn)入備份工作狀態(tài)，以便維修。互鎖邏輯的實(shí)現(xiàn)是圍繞這兩種情況的實(shí)現(xiàn)展開的。

為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控單元a和監(jiān)控單元b之間的切換，每個(gè)監(jiān)控單元涉及的接口信號(hào)有(以監(jiān)控單元a為例)：a)中心計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的切換命令；b)監(jiān)控單元a去監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)；c)監(jiān)控單元a接收來(lái)自監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)；d)監(jiān)控單元a自檢有故障時(shí)，去監(jiān)控單元b的要求b生效信號(hào)；5)監(jiān)控單元b有故障時(shí)，來(lái)自監(jiān)控單元b的要求a生效信號(hào)。下面以監(jiān)控單元a在線工作為例，說明監(jiān)控單元雙冗余切換邏輯，工作原理框圖見圖2圖2。

開機(jī)時(shí)，初始化信號(hào)使監(jiān)控單元a、b都處于等待狀態(tài)。控制監(jiān)控單元a、b輸出的使能信號(hào)為低電平失效，監(jiān)控單元a、b都無(wú)信號(hào)輸出。去往監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)為無(wú)效高電平，不能使監(jiān)控單元b生效。中心計(jì)算機(jī)在開機(jī)后可設(shè)置監(jiān)控單元a或監(jiān)控單元b進(jìn)入在線狀態(tài)，這里假定的是監(jiān)控單元a為工作狀態(tài)，而監(jiān)控單元b為在線備份狀態(tài)。此時(shí)，中心計(jì)算機(jī)向監(jiān)控單元a發(fā)出生效命令，加到切換電路的中心計(jì)算機(jī)命令信號(hào)為低電平，使控制監(jiān)控單元a輸出的使能信號(hào)為高電平生效，從而使監(jiān)控單元a的信號(hào)輸出生效；去監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)輸出低電平，復(fù)位監(jiān)控單元b的邏輯，使監(jiān)控單元b的輸出信號(hào)失效，從監(jiān)控單元b到監(jiān)控單元a的互鎖信號(hào)為無(wú)效高電平。

當(dāng)在線工作的監(jiān)控單元a檢測(cè)到自身出現(xiàn)故障時(shí)，需要切換到監(jiān)控單元b工作。此時(shí)，由監(jiān)控單元a的自檢信號(hào)生成連接至監(jiān)控單元b的信號(hào)為有效低電平，加到監(jiān)控單元b的生效置1端，使控制監(jiān)控單元b輸出信號(hào)生效端使能信號(hào)為高電平生效，使監(jiān)控單元b的信號(hào)輸出生效；同時(shí)，使監(jiān)控單元b的去往監(jiān)控單元a的互鎖信號(hào)輸出低電平，復(fù)位監(jiān)控電路a的邏輯，使監(jiān)控單元a輸出信號(hào)失效，從監(jiān)控單元a到監(jiān)控單元b的互鎖信號(hào)為無(wú)效高電平。這樣就切換到監(jiān)控單元b在線工作，監(jiān)控單元a進(jìn)入備份維護(hù)狀態(tài)，同時(shí)將監(jiān)控單元a的故障通過串口上報(bào)至中心計(jì)算機(jī)。

上述說明，對(duì)監(jiān)控單元b為在線工作單元，切換到監(jiān)控單元a的情況同樣適用。

2、發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與放大器/驅(qū)動(dòng)器之間的接口

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過異步串口對(duì)放大器/驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行射頻開關(guān)控制，并接收放大器/驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)信息，上報(bào)到中心計(jì)算機(jī)。根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的總體需求，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要有18路異步串行接口，以完成與16路放大器和2路驅(qū)動(dòng)器之間的通信。而根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的控制和通訊要求，每個(gè)放大器/驅(qū)動(dòng)器通過異步串口上傳的狀態(tài)信息有兩個(gè)字節(jié)。第一個(gè)字節(jié)為放大器或驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)，第二個(gè)字節(jié)為放大器或驅(qū)動(dòng)器的溫度采樣值。考慮到電路設(shè)計(jì)的靈活性并減小電路規(guī)模，選用具有雙串口的單片機(jī)ds89c450作為通信接口與放大器/驅(qū)動(dòng)器通信，共使用9塊單片機(jī)與18路放大器/驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信。放大器/驅(qū)動(dòng)器監(jiān)控電路工作原理框圖見圖3。在工作時(shí)，各從單片機(jī)將接收到的信息寫入fpga中，在fpga中將接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)存儲(chǔ)并編址，由主控單片機(jī)尋址讀取數(shù)據(jù)，形成狀態(tài)報(bào)告，上報(bào)中心計(jì)算機(jī)。主控單片機(jī)同時(shí)也接收中心計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)的放大器/驅(qū)動(dòng)器控制命令，將命令通過fpga傳送到與放大器/驅(qū)動(dòng)器通信的從單片機(jī)，由從單片機(jī)通過串口發(fā)送命令到放大器/驅(qū)動(dòng)器，控制放大器/驅(qū)動(dòng)器的射頻開關(guān)。發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)，通過串口從放大器/驅(qū)動(dòng)器讀取狀態(tài)數(shù)據(jù)。由于有18路數(shù)據(jù)需要讀取，在邏輯設(shè)計(jì)中將該過程分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段時(shí)從單片機(jī)將接收到的信息寫入fpga存儲(chǔ)單元，第二階段時(shí)按不同放大器/驅(qū)動(dòng)器尋址，將相應(yīng)數(shù)據(jù)從fpga讀入主單片機(jī)。

2.1雙冗余方式工作接口設(shè)計(jì)

由于發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用雙冗余方式設(shè)計(jì)，因此，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)監(jiān)控單元a和監(jiān)控單元b都要與放大器/驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行串口連接。與放大器/驅(qū)動(dòng)器的雙冗余接口工作原理框圖見圖4。其中放大器/驅(qū)動(dòng)器串行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)rxd可以分兩路送到監(jiān)控單元a的rxd和監(jiān)控單元b的rxd，而串行數(shù)據(jù)輸出信號(hào)txd需要通過在線/備份互鎖信號(hào)來(lái)控制三態(tài)緩沖器的輸出，即由在線的監(jiān)控單元輸出串行數(shù)據(jù)，假如監(jiān)控單元a為在線狀態(tài)，則由監(jiān)控單元a輸出串行數(shù)據(jù)。

3、與射頻開關(guān)和放大器/驅(qū)動(dòng)器電源供電的控制電路設(shè)計(jì)

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與射頻開關(guān)和放大器/驅(qū)動(dòng)器電源供電的控制電路工作原理框圖如圖5所示。發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接收中心計(jì)算機(jī)的命令，控制放大器/驅(qū)動(dòng)器的+48v電源供電開關(guān)，控制射頻開關(guān)(包括低波束、高波束、氣象、通道選擇和檢測(cè)開關(guān))進(jìn)行切換。如圖5圖5所示，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在工作時(shí)由主控單片機(jī)將射頻開關(guān)切換控制命令和+48v電源開關(guān)命令傳送到fpga中鎖存，經(jīng)光電隔離后輸出射頻開關(guān)控制信號(hào)和+48v供電開關(guān)控制信號(hào)。放大器/驅(qū)動(dòng)器的+48v電源開關(guān)是通過ttl電平進(jìn)行控制，高電平電源開低電平電源關(guān)。開關(guān)控制信號(hào)通過光電隔離并經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)控制信號(hào)。出于雙冗余設(shè)計(jì)的考慮，最后輸出的驅(qū)動(dòng)器選用具有選通功能的器件，并由互鎖信號(hào)使能。當(dāng)前監(jiān)控單元在線時(shí)，使能控制信號(hào)輸出，而當(dāng)處于備份狀態(tài)時(shí)，控制輸出處于高阻狀態(tài)。射頻開關(guān)通過ttl電平信號(hào)控制，分a、b兩路輸出，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)通道。當(dāng)選通a通道時(shí)，控制輸出a輸出高電平，控制輸出b輸出低電平，反之亦然；開關(guān)控制信號(hào)通過光電隔離后，經(jīng)反相器形成兩路輸出，分別通過驅(qū)動(dòng)器輸出開關(guān)控制信號(hào)，工作原理框圖見圖6。同樣出于雙冗余設(shè)計(jì)的考慮，最后輸出的驅(qū)動(dòng)器選用具有選通功能的器件，由互鎖信號(hào)使能，在線時(shí)，使能控制信號(hào)輸出，而當(dāng)處于備份狀態(tài)時(shí)，控制輸出處于高阻狀態(tài)。

4、與放大器/驅(qū)動(dòng)器通信串口的檢測(cè)設(shè)計(jì)

在發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與放大器/驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行串口通信時(shí)，通信出現(xiàn)故障既可能是監(jiān)控單元的通信口損壞，也可能是放大器、驅(qū)動(dòng)器串口損壞，需要一定的邏輯判斷來(lái)區(qū)分故障。通信串口的檢測(cè)邏輯設(shè)計(jì)如下：在線監(jiān)控單元工作時(shí)，定時(shí)發(fā)查詢命令到放大器/驅(qū)動(dòng)器串口，讀取放大器/驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)。如連續(xù)三次查詢之后，都無(wú)數(shù)據(jù)響應(yīng)，這時(shí)不能判斷故障位置。將控制權(quán)切換給備份監(jiān)控單元，備份監(jiān)控單元進(jìn)入在線狀態(tài)后，再次發(fā)查詢命令到放大器/驅(qū)動(dòng)器串口，這時(shí)如通信正常，可判斷原監(jiān)控單元串口故障；如通信仍不正常，可判斷放大器/驅(qū)動(dòng)器串口故障。