MT8816芯片在短波通信裝備維修訓練系統中的運用*

趙 鵬 陳 斌

(海軍工程大學電子工程學院 武漢 430033)

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MT8816芯片在短波通信裝備維修訓練系統中的運用*

趙 鵬 陳 斌

(海軍工程大學電子工程學院 武漢 430033)

新技術的發展使得通信裝備越來越復雜，維修困難度越來越高。論文通過開關陣列芯片MT8816設計一套短波通信裝備維修訓練系統，該系統結合新形勢下專業維修訓練的需要，有效地提升了維修人員的專業技能。具體介紹了硬件設計方案和系統的功能設計，充分利用了交換矩陣高可靠性的特點，在充分掌握該器件原理特性的基礎上，采用兩片交換矩陣級聯的方式，發揮芯片控制電路簡單，功耗低，響應時間短的優勢，電路實現簡單，技術已經在實用中獲得了成功。

交換矩陣; 維修訓練; 短波通信

Class Number TN914

1 引言

隨著現代電子技術的飛速發展，一些短波通信裝備系統的規模和復雜程度迅速增加，裝備技術越來越先進、性能越來越優良，這也帶來了結構復雜、維修保障困難的現實難題。并且以實裝維修訓練和考評為主的訓練方式與手段容易造成裝備的人為故障，難以保證訓練效果，不能滿足訓練的需求[1]。因此為了結合新形勢下專業維修訓練的需要，改變實裝訓練所帶來了的巨大風險，本文給出了一種基于交換矩陣的短波通信裝備維修訓練系統的設計方案以及具體的硬件實現。

2 MT8816芯片特點簡介

MT8816芯片包含8×16個模擬開關陣列、7～128個地址譯碼和鎖存電路，能通過不同的地址信號，可以對128個開關尋址，是目前規模較大的集成開關之一，其主要性能與特點如下：

1)建立時間，保持時間短；

2)寬電壓范圍：4.5V～13.2V；獨立的模擬、數字供電更為系統提供了高性能的射頻保障；

3)低失真、高通道隔離度和低信號串擾；

4)模塊之間串擾小,可最大限度地減少射頻與音頻、模擬與數字、高頻與低頻之間的干擾。

根據MT8816的性能與特點，將其應用在短波訓練系統中完成音頻與射頻傳輸通道的交換是十分理想的器件。

3 系統硬件構成

3.1 系統主體設計

本文設計的短波通信維修訓練系統模仿實際的通信系統流程，短波維修訓練系統與真實裝備的工作主要區別在于：真實裝備是在發信終端所產生的音頻信號經過一系列的調制通過發信天線發出，由收信天線接收再經過解調到達收信終端。而該系統中的信號在實際電路中并不是真的完成調制和解調，只要模擬信號就行，也就是將信號送到測試點即可表示通路正常。

如圖1所示，本系統中矩陣開關是整個維修訓練系統的中心，它將振蕩器產生的不同頻率的信號送到各個測試點，不同頻率的信號表示由發信終端發出經過各個模塊所處的狀態，通過控制矩陣開關，實現測試通道的快速切換，模擬通信系統中某個模塊的通斷。在每個模塊之間設定一個測試點，測試點所輸出的信號則是由信號源經過交換矩陣傳送過來的信號。實施訓練的人員可以使用萬用表、兆歐表或示波器對各個測試點進行相應的測試，從而確定信號在經過哪一個單元中斷了，并更換該相應單元。

圖1 系統組成框圖

圖2 交換矩陣電路框圖

3.2 主體交換電路設計

由于在短波通信系統中的各個模塊較多，設計的測試點也較多，每片MT8816可實現X方向16路對Y方向8路的任意交換，在本次設計中一塊MT8816芯片不能滿足系統的需要，所以在電路中應用兩塊MT8816芯片。

如圖2所示，該電路是由AT89S52單片機系統及兩片MT8816組成的16×32的切換矩陣。控制信號由74HC374鎖存后加到兩片MT8816的輸入端并具有 7～128 條線路的譯碼器和鎖存器。 選擇 7 個適當的地址位，即可對矩陣開關的任意一位進行尋址。 在該器件的 DATA 輸入端加 1或0，通過單片機可使選中的開關開啟或關閉。 STROBE 為鎖存信號，器件選擇(CS)信號可使開關陣列相互串接，以擴大矩陣的容限。定義開關陣列的行，即 X 為終端發；定義開關陣列的列，即 Y 為終端收[2]。規定 MT8816AE 片 1 中：Y0～Y7 分別連接振蕩器的輸入，X0～X15 分別連接 0～15 號測試點;，以實現 0～7 號內輸入端口的通斷， 以及 8～15 號輸出端的通斷的功能 。規定MT8816AE 片 2 中 ：Y0～Y7分別連接振蕩器的另外8種不同的頻率，X0～X15 分別連接 0～15 號測試點，以實現 8～15 號內任意端口的通斷，以及 0～7 號終端發，8～15 號收的功能。 這樣，兩片MT8816AE 串接后，即可實現 32個測試點是否能夠進行通斷，模擬相應的故障。

總體來看，用單片機AT89S52提供每一片MT8816所需的數據信號Data、地址譯碼信號AX0～AX3及AY0～AY2、片選信號CS、選通信號ST及復位信號RESET是十分理想的，并且能做到精確控制。

3.3 信號源設計

由于本系統需要提供的信號種類很多，而且頻率要求覆蓋100KHz～30MHz，輸出頻率的幅度可調并且受電腦控制，信號源也需要多路。因此信號源采用直接數字頻率合成方法，即DDS設計。本系統則是采用AD9851芯片設計，圖3為信號源原理框圖,控制模塊中的單片機通過控制DDS的頻率控制字來改變頻率間隔,同時通過改變可變分頻比N來改變輸出頻率。經過AD8951輸出的頻率經70MHz的低通濾波器，這樣使得波形的SN比更好。

圖3 信號源設計

4 功能驗證

以該系統發射機中DSP處理器發生故障為例：訓練開始，在收信終端接收電平指示燈不亮，表示信號在傳送中發生中斷，接受端不能接收信號。受訓人員則要觀察面板情況，發現并無重大損壞。于是使用示波器依次從發信終端的輸出信號端口開始測量，在發現輸出信號端口有相應頻率的輸出信號時，則開始對下一個模塊進行測量。直到測量到DSP處理器的輸入端口有信號，而DSP處理器的輸出端口的信號不正常時，可進一步推斷故障出現在DSP處理器單元上。于是再使用萬用表對DSP處理器的電壓輸入進行測量，發現電壓指示正常，則可推斷故障可能為DSP處理器損壞。最后在PC系統上模擬跟換DSP處理器，再經行通信，發現接收端能接收信號，接收電平指示正常，則故障得到排除。其流程如圖4所示。

圖4 維修訓練流程圖

5 結語

本系統設計完成后加強了日常的裝備故障維修訓練，達到更加直觀、清晰地展現故障維修流程的目的，同時便于維修訓練人員快速定位故障源和查看故障維修步驟以及制定故障維修方案。該系統具備一般短波通信的特點，只要局部改變或者增加對應模塊的功能，就可以研制出一些特殊型號短波通信的維修訓練系統。該系統一方面可以用于維修訓練，另一方面還可以用于教學，同時可以在以后的短波裝備維修技能競賽中作為專業技能實作競賽項目之一進行考核，而其成本將比普通通信實裝大大降低，經過改進后還可用于通信系統的維修技能競賽，具有極大的應用前景和巨大的經濟效益。

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Application of MT8816 in Shortwave Communication Equipment Maintenance Training System

ZHAO Peng CHEN Bin

(Electronic Engineering College, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

The development of new technology makes communication equipment more and more complex, the maintenance difficulty is higher and higher. In this article, through MT8816 switch array chip, a set of shortwave communication equipment maintenance training system is designed, the system combines with the needs of the professional maintenance training under the new situation, can effectively enhance the maintenance personnel’s professional skills. The hardware design and system function design are introduced concretely, the characteristics of the switching matrix are taken full advantage with high reliability, on the basis of fully grasping the principle of the device characteristics, with the method of two pieces of switching matrix cascading, the advantages of simple chip control circuit, low power consumption, short response time are displayed, simple circuit implementation is simple, technology has succeeded in practical.

switching matrix, maintain-train, short-wave communication

2016年5月15日,

2016年6月30日

趙鵬,男,碩士研究生，研究方向：通信與信息系統。陳斌,男,副教授，研究方向：通信與信息系統。

TN914

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.020