某型雷达装备维修保障技术服务保障设备的研发

王 凯 程宝山 李小斌 冯艺宁

(1.中国人民解放军32382部队 北京 100000； 2.西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

雷达装备在战场侦察、目标拦截、电子对抗、远程预警等方面有着广泛应用。在对雷达装备的维修保障技术服务(以下简称技术服务)保障方面，一方面是要努力提高设备的维护保养的水平；另一方面是要提高雷达装备的检测和维修能力。随着技术的发展，雷达装备电子系统也越发复杂，单靠人工用单个或几个仪器仪表已经很难对复杂的信号进行检测，在战时更是对快速检修能力有着更高的要求。更快的检测维修能力，意味着雷达装备能够更早的恢复战斗力，因此开发实用的技术服务保障的专用检修设备，也是技术服务人员应该考虑并解决的主要问题。

本文针对某雷达装备发射机控制检测单元(以下简称控检单元)开发了专用便携式检测维修设备，该设备结构紧凑，操作简单，即插即用，能够全面地测试控检单元各项逻辑控制功能是否正常，快速定位故障部位，提供诊断维修的依据，能够帮助雷达装备维修技术人员在不需要任何外部仪表的情况下快速准确地修复控检单元，尽快恢复雷达装备的作战效力。

1 总体设计

1.1 控检单元简介

某雷达装备电真空发射机属于主振放大式发射机，通过第一级固态放大器和第二级行波管放大器将微波源送来的小功率微波信号放大通过天线辐射出去。控检单元负责整个发射系统的操作控制、状态监控、故障检测、与操作台通讯、供电分配、脉冲调制以及低压供电功能。控检单元按电路结构分为：低压电源、通讯板、控制板、脉冲板、检测板、监控单元、交流分配单元7个部分，所有上述电路板通过一块控检单元母板和两组插座电气连接，安装在发射机机柜上方。

设计控检单元的检测维修设备必须首先模拟所有外部信号，包括信号处理器送来的脉冲信号，中心机的通讯信号等发射机外部信号，还要模拟发射机自身其他系统的故障检测信号，工作状态信号，通过软件设定将上述信号按发射机系统正常工作状态的时序关系送给控检单元，并检测控检单元相应的控制输出，在终端显示是否正常。

1.2 检测维修设备的构成

根据实际需求，系统包含以下几个部分：

图1 设备组成框图

2 电气设计

系统采用50Hz、220V交流供电，并配备5V、15V、12V低压电源为系统检测电路及工控机供电。接口电路在控检单元原母板的基础上，保持原接插件形式，并将各输入输出检测点引出到单独的线束。

2.1 中心控制板

中心控制板是终端工控机与测试工装的接口，用于将采集到的数据转换为计算机识别的数据，在终端软件中显示，并进一步执行软件中用户下达的命令。主要由单片机C8051F040和辅助芯片组成，此款单片机IO口多达7组，并自带两路通讯口，接口1能接收上报数据给终端工控机，接口2用来发送命令并接收通讯板的信息。单片机程序采用C++语言编写。

2.2 故障模拟板

故障模拟板能够根据终端和中心控制板下达的指令，模拟故障电平，送给检测板。中心控制板送来的指令经过故障模拟板光耦隔离后，经驱动放大电路及分压电路，形成相应的栅偏故障、钛泵电压故障、打火故障、欠压故障、风压故障、过流故障电平信号。

2.3 AD采样板

控检单元内的低压电源共有48V、15V、-15V、27V、5V、-5V等模拟电压信号，控检单元的交流分配单元受控继电器输出380V交流高压供电、风机供电和220V交流灯丝电压供电信号。在计算机采样这些电压有无以及是否在要求范围时，需要在AD采样板内将这些信号进行AD转换，应用驱动放大芯片将这些电压转换后，在计算机实时显示。

图2 AD转换电路

2.4 脉冲采集电路

监控单元在正常情况下输出800V调制脉冲，采用一级隔离变压器，次级输出用二极管整形，接负载电阻使脉冲顶部平滑，输出串联无感电阻限流，最后用1∶100探头将输出送给示波器模块。

图3 脉冲采集电路

2.5 脉冲形成电路

设备需模拟信号处理器差分脉冲，频率和脉冲宽度可调。因此脉冲形成电路采用NE555构成振荡器，脉冲宽度由CD4098调整，经驱动放大后送给TTL转差分芯片，最后再用74LS244芯片放大。脉冲频率由充放电电阻决定，引出电位器至面板。所有脉冲均采用屏蔽线传输。

2.6 示波器模块

示波器模块主要包括电源模块、信号前端处理模块、模数转换模块、FPGA运算控制模块和显示模块。被测信号通过信号调理模块后，通过AD模块转换成数字信号，然后送给FPGA 在FPGA中用VirilogHDL描述的逻辑电路完成对数字信号高速的采集、存储、运算等工作，再把数据送给 Nios软核处理器，处理 Nios软核处理器根据需求对继电器触摸屏等设备进行控制。

图4 示波器模块电路框图

2.7 终端

为了减小设备体积，终端采用某品牌WIN10平台三防平板，可实现触屏操作。为了达到开机自动上电效果，需在BIOS中设置电源管理选项。

平板仅有一个USB接口，因此用一个1转4USB扩展坞，一个USB口用来与示波器模块传输采集数据，一个USB转RS232串口与中心控制板通讯，上传下达故障模拟命令，一个USB转RS232串口与通讯板通讯，下达开关机命令，并读取上电状态。平板预装Labview软件，以及各插件，保证操作软件正常运行。

3 软件设计

3.1 操控软件设计

软件基于Labview设计，labview使用的是图形化编辑语言编写程序，产生的程序是框图的形式，是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。

软件界面显示灯丝高压调制状态，提供遥控按钮，指示低压电源检测电压，显示故障信息，提供设置故障的按键。显示通讯码字窗口。设置交流分配单元灯丝、风机、高压三路强电上电到位信号的显示。

软件界面还设置了帮助页面，给出信号通路，根据故障现象，提供排除故障的方法。

图5 程序逻辑图

3.2 虚拟示波器软件设计

虚拟示波器软件采用C++编写，示波器硬件模块数据经时域分析处理后，软件提供时间轴和幅度轴的刻度转换，提供触发对话框，并且模仿当前主流示波器的界面，给出各指标的测量结果。在读取脉冲前后沿数据时，提供局部缩放功能。两路通道可同时测量触发脉冲和调制脉冲。

图6 虚拟示波器软件界面

4 结构设计

结构设计考虑控制检测电路维修性及工装自身的维护便利性，设计为便携式主机，为满足刚性要求，材料选为铝合金材质，表面氧化涂覆。

5 系统测试

插入控检单元所有板卡，控检单元上电，工控机开机，启动操控软件和示波器软件。

图7 机柜结构

设备送出开关机控制信号，检测执行结果，实现控制板在线检测。设置故障信号，检测故障报出结果实现检测板检测。送入差分脉冲信号，检测触发脉冲以及末极调制脉冲实现脉冲板检测和监控单元检测。检测低压电源电压并显示，检测灯丝高压和风机供电输出状态，实现交流分配单元的强电输出检测。

6 结束语

某型雷达装备技术服务保障设备体积小，重量轻，即插即用，独立运行，经过实地检验，能够协助操作人员在现场快速准确的定位故障，分离故障，并通过帮助信息解决故障。此设备的开发是技术服务保障在现地维修维度上的一次尝试，今后随着雷达装备的进一步发展，集成化程度进一步提高，专用的快速检测维修设备必将进一步代替通用仪表，在装备抢修领域发挥更大的作用。