一种新型X波段微波功率放大器监控系统的设计

摘要

在微波系统中，微波功率放大器承担着心脏的作用，其性能的优劣直接制约着雷达、电子对抗、通信以及数字电视发射机等系统的发展。监控系统作为整个微波功率放大器的神经中枢，担负着放大器工作状态和技术参数的监视、调节、控制和保护的重任，且放大器设备的产品化、模块化、通用化更离不开监控系统的灵活控制。因此，微波功率放大器监控系统的研究和设计是重要且具现实意义的。
　　目前市面上的放大器设备输出模式普遍单一，当需多种模式的输出时，则需多台放大器设备，尤其在做空间实验时，需要多种类型的微波源对环境进行模拟，使用传统的微波功率放大器，需要多台设备，操作繁琐，控制不方便，占用空间大。针对此种情况，本文设计了一种用于新型多功能微波功率放大器的监控系统，通过该监控系统的合理设计可使微波功率放大器工作于三种输出模式，即脉冲模式、连续波模式和分时输出模式，使得一台微波功率放大器实现多台放大器的功能，且创新的实现了连续波和脉冲的分时输出，使得输出波形更加多样化。
　　论文首先阐述了课题研究的背景与意义，分析了国内外微波功率放大器监控系统的研究和发展现状。随后结合微波功率放大器及其监控系统的结构特点和功能需求，分析了系统实现多模式输出的控制方法，确定了基于DSP与CPLD相结合的控制方案。
　　其次，本文重点从系统的硬件设计和软件设计两个方面对所设计的微波功率放大器监控系统进行了详细介绍。根据实际的电路信号特点以及电路板的设计要求将系统硬件设计分为控制板、模拟板和背板三个模块并分别进行设计。系统的软件则是采用模块化设计思想，完成了人机交互界面、通信协议，模拟量采集、存储器读写等设计。
　　最后，对所设计的监控系统进行了现场测试，测试结果表明本文设计的监控系统能有效地实现对微波功率放大器的控制与保护。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 微波功率放大器及其监控系统的发展和研究现状

1．3 课题来源及目的

1．4 研究内容和章节安排

第二章 系统总体设计

2．1 微波功率放大器的介绍

2．2 监控系统的需求分析

2．2．1 放大器的开机与关机控制

2．2．2 工作状态指示

2．2．3 参数检测及故障保护

2．2．4 与主控台之间的通信

2．2．5 监控系统设计的总体结构

2．3 控制模块设计

2．3．1 多模式输出设计

2．3．2 数控衰减器控制

2．4 保护模块设计

2．5 通讯模块设计

2．5．1 人机交互界面

2．5．2 与上位机通讯

2．6 控制器的选择

2．6．1 数字信号处理器(DSP)

2．6．2 可编程逻辑器件(CPLD)

2．7 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 放大器监控系统硬件整体结构设计

3．2 控制板设计

3．2．1 最小系统电路设计

3．2．2 人机界面设计

3．2．3 存储电路

3．2．4 通信电路设计

3．3 模拟板设计

3．3．1 模拟量采集

3．3．2 输入输出通道电路设计

3．4 背板设计

3．5 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 DSP软件设计

4．1．1 开关机程序

4．1．2 存储器读写

4．1．3 采样程序

4．1．4 以太网通讯程序

4．2 CPLD软件设计

4．2．1 按键识别软件设计

4．2．2 不同工作模式控制波形的软件实现

4．2．3 衰减器控制波形的软件实现

4．3 上位机部分的调试软件

4．4 本章小结

第五章 系统软硬件测试

5．1 系统硬件测试

5．2 系统功能性测试

5．2．1 控制波形输出测试

5．2．2 多模式输出功能测试

5．3 以太网通讯模块测试

5．3．1 DM9000A驱动程序测试

5．3．2 精简的TCP／IP协议栈测试

5．4 现场调试

5．5 本章小结

结束语

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文