新型雷达发射机控制台显示控制技术的研究

0引 言

　　某新型雷达的发射机采用了回扫充电和全固态高压调制器技术，采用了以PC 104为核心的控制保护技术，具备无人值守功能。发射机一直工作稳定可靠。但发射机控制只有本机开关机、故障状态显示和BITE(内置测试设备)信息传输等功能。

　　随着设备使用频率的增加，为适应信息平台发展的要求，增加发射机控制台显示控制功能成为可能。当然，这是基于发射机的高自动化设计和高可靠性的基础之上。

　　本研究内容包括：操作与显示、人机界面、接口协议等。重要的是，不能改变原发射机本机控制保护功能，不能因采取措施防止干扰的产生而影响发射机正常工作。

　　 1研究基础

　　新型雷达发射机的原理框图如图1所示。

　　发射机主要由前级固态放大器、末级高功率高增益速调管、整流滤波、回扫充电、全固态高压调制器、脉冲变压器油箱、控制保护和冷却系统组成。发射机除速调管为真空管器件外，其他均采用了高可靠、长寿命的固态器件。由于采用了强迫风冷设计，因而功率大、体积小，可装备于地面固定式、车载式、船载式等不同平台。

　　图2是发射机控制保护的核心板，即以PC 104工控机为主的控制保护板。

　　图3是自动控制保护原理框图。

　　控制保护板是全机的控制核心，而PC 104及EPLD(可擦可编程逻辑控制器)又是控制保护板的核心。它集中显示了发射机的工作过程、状态，并及时将相关信息通过RS-422接几传至雷达主控台。工控机执行全部程序的周期大约是7 ms，不能实现实时快速控制，将工控机与EPLD相结合，既可以用软件控制发射机，又可实现发射机的实时快速控制保护。

　　2操作与显示

　　控制台操作包括：发射机供电、发射机开关机、本控／遥控、宽窄脉冲切换、电弧测试等。

　　控制台显示包括：故障状态显示、功率显示、高频检波包络显示等。其中：故障状态显示采用19英寸液晶显示器；选用HP437B功率计测量发射机输出功率；选用双通道带存储功能示波器TDS3012B监测高频检波包络和调制器输出等主要波形。
　　3人机界面

　　友好的人机界面是功能实现和优化设计的具体表现。图4是发射机模拟显控界面图。

　　人机界面由以下6个功能区组成：
　　a)静态图形界面区。直观地反映出发射机的结构布局，显示发射机的组成，包括：前级放大器、控制保护分机、磁场电源1、磁场电源2、灯丝反线包电源、钛泵电源、冷却系统、电弧反射、速调管、脉冲变压器及整流组件、滤波组件、回扫组件、触发组件和调制器。

　　b)动态图形界面区。实时显示发射机工作状态：分机组件显示为绿色表明该部分工作正常；显示红色表明该部分有故障；显示原色表明此分机或系统未工作。图4中，发射机冷却、低压正常，但灯丝反线包电源出现故障，具体的故障可在故障清单区给出，图例中可知该分机中的灯丝电源出现故障，而反线包电源是正常的。

　　c)状态指示区。显示发射机设置和工作的状态，包括：低压、高压、预热、功率足否正常；发射机控制是本控还是遥控；前级功率输出足速调管还是到天线；高压回报是否超时；发射机开低压时间和开高压时间等信息。

　　d)故障清单区。显示具体的故障。

　　e)显示控制数据区。通过与雷达总体的接口，实时显示雷达的主要数据，供发射机在任务时参考。

　　f)控制台指令显示区。在该区内专门设置了日志保存区。其功能是：在必要时如任务、校飞、检修和开高压期间保存发射机的工作状态、数据；保存故障，包括故障位置、时间等信息。设置日志的目的是：为发射机的常规维护提供有效参数；进行故障定位，为快速排除故障提供条件。

　　4接口协议

　　与雷达显示控制的接口必须符合雷达系统规定的内部传输协议，包括数据传输的内容与格式。根据原发射机控制保护计算机接口设计，已经预留了串行口作为通信口。因此，与显示控制分系统之间可通过串行口交换信息。

　　数据格式如表1所示。

　　5初始化程序

　　发射机显示控制界面程序通过OnInitialUpdate()函数的调用完成对硬件及软件资源的初始化配置。包括显示界面初始化、应用程序状态标志初始化、串行口初始化。

　　1)显示界面初始化

　　为使显示界面更为友好，根据实物按比例先绘制出主界面图形和其他相关图形，再通过VC菜单插入资源，将这些图片添加至项目中。程序启动时，调用初始化程序OnInitialUpdate()加载图片，再对显示控制界面中各控键的字体进行设置。程序如下：

　　

　　2)故障状态标志及通信字初始化

　　对程序中需要的所有全局变量及状态标志进行初始化，保证程序正常运行。例如：

　　

　　3)串行口及定时器初始化

　　发射机控制台要完成对雷达显示控制指令的响应，还要完成对发射机的控制，因此需要开启3个串行口线程，线程的开启方法相同，在InitPort()函数设置端口号5，波特率为9 600 bit／s，数据位数为8位，无奇偶校验位，1位停止位。通过函数StartMonitoring()打开线程。程序如下：

　　

　　6抗干扰措施

　　由于控制台显示控制系统相对独立，因而抗干扰主要通过系统设计和接口设计来解决。

　　1)系统接地

　　新型发射机的高可靠性是基于发射机系统的抗干扰技术，如采用一体化全焊接密封机柜，全机一点接地。新设计的控制台显示控制系统应采用与发射机一致的一体化全焊接密封结构设计，信号地、屏蔽地和安全地汇成一点后与发射机总地连接。

　　2)接口技术

　　控制台显示控制系统独立供电，全部接有电源滤波器；低压电源采用二次隔离技术，与总供电隔离；信号传输采用标准串行口，包括与发射机的通信和与雷达显示控制的接口，满足原系统接口协议。

　　7结束语

　　新型发射机控制台显示控制技术的研究，是基于发射机的高可靠性和控制保护的可扩展性的基础上。其实施难点在于合理的技术方案和抗干扰技术的解决。分析了实现控制台显示控制的基础，优化了程序，给出了显示控制界面，并就可能的干扰采取了措施。该显示控制技术已经成功应用于多部雷达发射机，但要在本车载式雷达发射机上实现控制台显示控制的工程化，还有待系统的调试和完善。