基于FPGA对TR组件的保护电路的设计实现

141收稿日期:2020-03-11
作者简介:王正之(1987—),男,山东淄博人,硕士研究生,中级工程师,研究方向:电源与控制。

0 引言
雷达天线中的核心部分TR组件,由于在使用过程中,会出现工
作温度过高、异常、功放开关损坏、负载短路等异常现象导致组件损
坏,最恶劣的情况下会引起组件组件大面积损坏,造成雷达天线失
效。

因此对组件的保护与BIT上传是很有必要的[1]。

目前,使用硬件电路实现对组件的保护是最常用方法[2],硬件电
路的基本原理是利用开关元器件在组件异常时直接切断组件输入
电压,但是上位机无法实时读取组件的BIT信息,也无法定位组件具
体的故障,对组件的保护有一定的盲目性。

利用FPGA的硬件开发平台实现TR组件的保护,并能够实时获
取雷达天线TR组件的状态信息,便于进一步判断的具体故障,对TR
组件的维护更有针对性,对组件起到更好的保护作用[3]。

1 组件的保护电路实现
基于FPGA对TR组件的保护电路框图如图1所示,该电路架构
包括:FPGA单元和FPGA外围电路,即电源检测电路、温度采集电
路、CAN总线电路组成。

FPGA通过IO口与外围电路连接,电源检测
电路决定组件各类电压的加电顺序,并反馈给FPGA组件电压BIT信
息进而判断电源是否正常;温度采集电路采集组件壳体温度后反馈
给FPGA进而判断组件温度是否正常;FPGA内部汇总BIT信息后将
组件地址信息一并打包通过CAN总线电路上报给上位机本地址的
组件工作状况。

2 关键电路的硬件设计
2.1 电源保护电路设计
电源保护电路设计如图2所示,FPGA加电以后加电顺序模块经
过延迟运算后给组件所需各种电源逐级加电,保证组件上电安全可
靠,组件正常工作以后,实时监测各路电压信息,并通过比较运算后
反馈给FPGA,FPGA经过数据缓存,比较运算后判断电压是否正常
并将信息传送给BIT数据汇总单元,出现异常时关闭电源使能信号
停止电源工作。

2.2 温度检测电路设计
温度检测电路主要由AD公司的数字式温度传感器AD7814组
成,AD7814是数字式温度电压转换器,其内置温度传感器,10位
A/D转换器及存放温度数值的寄存器。

通过SPI串行总线与FPGA 基于FPGA对TR组件的保护电路的设计实现
王正之 黄晓燕 白璐
(上海航天电子通讯设备研究所,上海 201108)
摘要:本文针对雷达天线TR组件的保护电路进行研究,利用FPGA实现对组件的电源保护、功率检波采集、温度采集、BIT汇总等功能,实现对组件BIT信息的实时采集,对组件起到更好的保护作用。

关键词:F PGA；TR组件；保护
中图分类号:TN958.92文献标识码:A文章编号:1007-9416(2020)04-0141-02
DOI:10.19695/12-1369.2020.04.73设计开发
电源检测电路
FPGA
CAN总线电路
温度采集电路
图1 组件的保护电路框图
图2 电源保护电路示意图
图3 温度监测电路示意图
图4 CAN总线电路框图
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第 38 卷 数字技术与应用
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接口连接。

FPGA经过读取传感器的寄存器的数值,得到精度为2℃的温度值(在2℃～125℃温度范围内),其功能框图见图3。

2.3 CAN总线电路设计
CAN总线电路主要由CAN总线收发器和FPGA内部的CAN总线接口单元、CAN总线控制单元和CAN总线数据处理单元组成。

如图4所示。

CAN总线收发器ADM3053是具有隔离作用的CAN收发模块,极大的简化了收发器供电系统与组件电源的隔离设计,提高CAN总线的稳定性。

FPGA上电以后,内部的CAN控制单元初始化设置好与上位机同步的波特率和ID,CAN接口单元与CAN总线收发器之间通过FIFO相连(11bit帧ID、64bit数据)。

当接口单元收到有效数据帧后,存入其接收FIFO中,并通过CAN数据处理单元以并行的方式读取接收FIFO中的75bit数据,并进行解析。

在发送回告数据帧时,CAN 数据处理单元将地址信息单元采集来的地址信息和BIT数据汇总信息打包处理,并写入发送FIFO中,当CAN接口单元判断当前发送
FIFO非空时,将数据发送。

3 测试结果及工程应用
组件的保护电路根据工程应用进行设计,所用组件正常工作温度为-50℃-+70℃,工作电压为+8V,-5V(且要求-5V正常供电的情况下,才能供电+8V),并以500Kbps的传输速率与上位机通信。

外界施加不同的温度,电压等条件,测试结果表明组件保护电路可以对组件起到保护作用。

如表1所示。

该组件保护方案已通过第三方测试,已在雷达天线上稳定运行。

4 结语
利用FPGA的硬件开发平台实现TR组件的电源BIT信息、温度信息的采集并上传到上位机,让用户能够实时获取雷达天线TR组件的状态信息,便于进一步判断的具体故障,对TR组件的维护更有针对性,对组件起到更好的保护作用,有利于提升雷达天线TR组件的维护效率。

参考文献
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Design and Achievement of Protection Circuit for TR Module Based on FPGA
WANG Zheng-Zhi,HUANG Xiao-Yan,BAI Lu
(Shanghai Aerospace Electronics Technology Research Institute,Shanghai 201108)
Abstract:This paper does the research on the protection circuit of the RADAR antenna TR component, and FPGA is used to realize the power protection function, power detection acquisition function, temperature acquisition function, BIT summary function and other functions of the component,so as to realize the real-time acquisition of the component BIT information and play a better role in the protection of the component.
Key words:FPGA;TR component;protection
表1 测试结果图高的参数同普通窗。

窗户类型为左L型窗,宽的参数有内框宽A+B,左侧+右侧,窗帘盒盒长A+B,左侧+右侧,罗马杆含头尺寸A+B,左侧+右侧,成品尺寸A+B,左侧+右侧,高的参数同普通窗。

窗户类型为右L型窗,宽的参数同左L型窗,高的参数同普通窗。

窗户类型为异形窗,宽的参数同普通窗,高的参数同普通窗。

4 结语
窗帘行业门店传统方式客户管理能力差,传统报价手写预算不专业,通过智慧窗帘管理系统,提供人性化和科学的管理,使门店的店长和业务员轻易上手,提升服务质量,提高工作效率,带来无限的效益。

Design and Implementation of Intelligent Curtain Management System
LIU Qun
(Hunan Software Vocational College, Xiangtan Hunan 411100)
Abstract:The traditional way of customer management ability of curtain industry stores is poor, the traditional quotation handwritten budget is not professional, unable to know the customer follow-up situation, through intelligent curtain management system, customer unified management, window measurement and automatic cloth calculation, generate customer quotation, carry out store data analysis, and provide data support and performance analysis for store managers and bosses.
Key words:curtain system; window measurement; automatic cloth calculation
参考文献
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[2] 顾昌平,刘俊哲,孟子玲,等.智能家居设计研究[J].戏剧之家,2019(28):78-79.
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