TBH—522型發(fā)射機(jī)調(diào)諧系統(tǒng)控制電路的改造與設(shè)計(jì)

摘 要： 文章介紹了TBH522型短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)中對控制電路的改造設(shè)計(jì)，同時(shí)對各控制電路的特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢做具體分析說明。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)；自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)；總線驅(qū)動(dòng)；模擬量；高頻信號

引言

TBH522型發(fā)射機(jī)現(xiàn)使用調(diào)諧系統(tǒng)是2008年的產(chǎn)品。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，原系統(tǒng)集成度不高，器件易損且采購困難，加之原系統(tǒng)與新生產(chǎn)的硬件設(shè)備已不能完全兼容。因此，通過對調(diào)諧系統(tǒng)中控制電路的改造升級，有利于發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 原調(diào)諧系統(tǒng)存在問題

（1）原系統(tǒng)使用PC104嵌入式主板，該主板在實(shí)際使用中有諸多問題：

兼容性差：原系統(tǒng)選用的主板，已經(jīng)停產(chǎn)，當(dāng)出現(xiàn)主板故障必須更換時(shí)，選購安裝關(guān)系相同的主板非常困難。加之新生產(chǎn)的主板與原系統(tǒng)很難兼容。

處理能力不足：PC104受其緊湊式定位的功能限制，不能像工控主板那樣通過散熱裝置進(jìn)行散熱，因此在CPU的選擇上，會(huì)傾向于處理能力相對較弱，但功耗較低的設(shè)備。

（2）集成度不夠高，原自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分上下兩層，檢修維護(hù)很不便利。

（3）原系統(tǒng)的PM511P多功能數(shù)據(jù)采集板的插座信號引腳存在設(shè)計(jì)缺陷，維修過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴灏伟寮瑢?dǎo)致插針損壞，影響系統(tǒng)穩(wěn)定。

2 新調(diào)諧系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）與現(xiàn)有的自動(dòng)調(diào)諧套箱輸入和輸出接口一致，相互兼容，低限點(diǎn)和行程相同，可互為備份。

（2）自動(dòng)調(diào)諧套箱基于Linux系統(tǒng)開發(fā)，相對windows更加穩(wěn)定。

（3）自動(dòng)調(diào)諧套箱可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)運(yùn)作，一旦其本身有故障，不影響本機(jī)播音。

（4）自動(dòng)調(diào)諧套箱豐富了單路復(fù)位，數(shù)據(jù)保存等功能。

（5）8路預(yù)置位置，到位信息指示明確。

（6）新增檢修狀態(tài)下，單路位置觸控式調(diào)整。

3 新調(diào)諧系統(tǒng)的控制電路

3.1 改造后的特點(diǎn)

（1）新的嵌入式主板6410以AM-11為核心，在滿足低功耗的同時(shí)，提供更高的運(yùn)算能力。

（2）新系統(tǒng)擯棄了windows系統(tǒng)，選擇了在性能和兼容性上更為優(yōu)越的Linix操作系統(tǒng)，充分發(fā)揮了6410主板的處理能力。

（3）電路及結(jié)構(gòu)簡化。新的主板搭配可以免驅(qū)動(dòng)各種硬件的linix操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與各控制電路的直接連接。同時(shí)，在調(diào)諧系統(tǒng)內(nèi)，取消了511P擴(kuò)展板，僅用一塊控制板，緊緊地嵌入一個(gè)系統(tǒng)主板。

3.2 嵌入式控制主板的選擇

為了縮短開發(fā)周期，選用了一款基于ARM11-S3C6410的開發(fā)板及其VGA模塊。ARM11-6410開發(fā)板的特點(diǎn)是采用了核心板和底板的結(jié)構(gòu)，核心板為六層板的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的開發(fā)中，我們使用核心板加底板進(jìn)行開發(fā)，縮短開發(fā)周期，減少成本。

3.3 總線驅(qū)動(dòng)電路

6410嵌入式主板總線的16根數(shù)據(jù)線經(jīng)過74LS245，雙向驅(qū)動(dòng)后與總合控制板上的所有接口電路連接。再通過地址線的譯碼電路的選擇和讀/寫信號的控制，對相關(guān)接口電路進(jìn)行讀寫操作。

3.4 FPGA邏輯控制電路

FPGA在本系統(tǒng)中的主要作用是發(fā)出控制信號。FPGA的電平標(biāo)準(zhǔn)不滿足現(xiàn)場的要求，在其外部要用光耦電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

本系統(tǒng)的FPGA中編寫了用于自動(dòng)調(diào)諧的控制邏輯，包括控制邏輯包括了所有與自動(dòng)調(diào)諧控制有關(guān)的邏輯電路。

3.5 鍵盤輸入電路

鍵盤輸入電路，將2片74LS245芯片的“T/R”引腳接地，雙向的芯片就成為單向的輸入芯片了。16個(gè)小鍵盤的數(shù)據(jù)通過DB插座連接到IN0～I(xiàn)N15的引腳上，由系統(tǒng)總線讀入到DATA0～DATA15數(shù)據(jù)線上進(jìn)入系統(tǒng)。

3.6 模擬量采集電路

控制板的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分，是AD7864-四個(gè)通道同步采樣高速12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

具有以下特性：（1）高速（1.65μs）12Bit，ADC數(shù)據(jù)采集；（2）四路同步采樣輸入；（3）四路采樣保持放大器；（4）0.35μs采樣時(shí)間；（5）1.65μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；（6）通道轉(zhuǎn)換順序可由硬件或軟件選擇；（7）單電源供電；（8）輸入范圍選擇；（9）AD7864-1 ±10V ±5V；（10）高速并行接口可以和3V處理器接口；（11）低功耗典型值為90mW；（12）省電模式典型值為5uA；（13）模擬輸入端過電壓保護(hù)。

利用A/D部分進(jìn)行前級鑒相器、末級鑒相器、末級鑒阻器和末級簾柵流的采集。

通道1作為前級鑒相器數(shù)據(jù)采集。

通道2作為末級鑒相器數(shù)據(jù)采集。

通道3作為末級鑒阻器數(shù)據(jù)采集。

通道4作為末級簾柵流的采集。

3.7 模擬量輸出電路

控制板的數(shù)/模部分是采用MAX520/MAX521四組/八組，二線串行8位DAC電路。

具有以下特點(diǎn)：（1）單一的+5V電源；（2）簡單2線串行接口；（3）I2C兼容；（4）軌到軌的輸出擺動(dòng)：沒有緩沖輸出；MAX521有緩沖輸出；（5）1%-準(zhǔn)確的削減輸出電阻（MAX520A）；（6）超低4μA電源電流；（7）個(gè)人DACs有單獨(dú)的參考輸入；（8）開機(jī)復(fù)位清除所有鎖定；（9）4μA省電模式。

4 結(jié)束語

改進(jìn)后的電路設(shè)計(jì)對調(diào)諧系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和維護(hù)條件都有了很大提升，同時(shí)新的硬件選用和電路設(shè)計(jì)，為今后實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互、數(shù)據(jù)分析等功能提供了很好的擴(kuò)展空間。