某雷達(dá)高壓控保部件研制

作者/黃向清、汪銘東，92932部隊(duì)

某雷達(dá)高壓控保部件研制

作者/黃向清、汪銘東，92932部隊(duì)

通過分析基本工作原理，采用功能研仿的方法，研制成功了某雷達(dá)的高壓控保部件，解決了該部件的備件供應(yīng)難題。

發(fā)射機(jī)；控保部件；備件

引言

高壓控保部件是某雷達(dá)的關(guān)鍵部件之一，在充分掌握其工作原理和組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采取功能研仿的思路，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制的新備件實(shí)現(xiàn)了全部功能，經(jīng)檢驗(yàn)和試驗(yàn)證明，其技術(shù)參數(shù)符合要求，工作穩(wěn)定，完全可替代原備件使用，解決了該部件的備件供應(yīng)難題。

1.功能作用分析

雷達(dá)發(fā)射機(jī)一般都具有工作電壓高，微波功率大的特點(diǎn)，因而安全風(fēng)險(xiǎn)高，若設(shè)計(jì)考慮不周全，或操作使用不當(dāng)，易引發(fā)事故。高壓控保部件是該型雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的高壓控制、保護(hù)裝置，其主要功能作用是：在高壓準(zhǔn)備階段，相關(guān)條件不具備時(shí)，禁止高壓接通；在高壓工作階段，相關(guān)部件工作不正常時(shí)，自動(dòng)切斷高壓。通過控制保護(hù)，防止故障擴(kuò)大，避免對(duì)人身和設(shè)備造成損害；同時(shí)，接收顯控臺(tái)指令，控制發(fā)射機(jī)工作；產(chǎn)生相應(yīng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)，送給后級(jí)BIT電路，對(duì)設(shè)備操作、維修人員進(jìn)行提示。

（1）接收發(fā)射機(jī)各部件送來的工作狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和邏輯運(yùn)算，形成檢查發(fā)射設(shè)備狀態(tài)的各種信號(hào)，并輸出給顯控臺(tái)，當(dāng)某個(gè)信號(hào)異常，偏離檢測(cè)閾值時(shí)，輸出故障信號(hào)到顯控臺(tái)，并自動(dòng)切斷高壓；形成給顯控臺(tái)的發(fā)射機(jī)狀態(tài)信號(hào)：“預(yù)熱”、“準(zhǔn)備”、“高壓”、“故障”。

（2）保證低壓正常且預(yù)熱一段時(shí)間后才能接通高壓，確保發(fā)射機(jī)電真空器件充分預(yù)熱。

（3）在進(jìn)行發(fā)射機(jī)維護(hù)保養(yǎng)和檢修時(shí)，切斷發(fā)射機(jī)同顯控臺(tái)的聯(lián)系，使發(fā)射機(jī)處于“本控”狀態(tài)；正常工作時(shí)，處于“遙控”狀態(tài)，發(fā)神經(jīng)受控于顯控臺(tái)。

（4）對(duì)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，經(jīng)緩沖放大后，輸出給調(diào)制器作為調(diào)制脈沖。

（5）輸出15V、5V直流穩(wěn)壓電源。

2.組成結(jié)構(gòu)與原理分析

本部件主要由3塊印制電路板（A1-A3）和4組電源組成。由于輸入的各分機(jī)的工作狀態(tài)取樣檢查信號(hào)的幅度、極性不一，首先用比較器、電平匹配電路等對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行歸一化變換，形成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再經(jīng)過各種邏輯運(yùn)算，緩沖放大后輸出。部件原理框圖如圖1所示。

（1）A1板。D1-D4是電壓比較器，正常時(shí)均輸出“1”。D9、D10是4位同步加/減計(jì)數(shù)器，4、5腳是時(shí)鐘端， 11腳為并行置入控制端，正常時(shí)，一直為“0”， D8.2 對(duì)“天線/等效”狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行“或非”運(yùn)算，當(dāng)它的兩個(gè)輸入端都是低電平時(shí)，表示“天線/等效”轉(zhuǎn)換未到位，送出信號(hào)禁止高壓接通。

（2）A2板。D1和V2.1、C7、R7、R8等組成振蕩器，D4、D6、D7、D9是計(jì)數(shù)器,以上電路一起組成發(fā)射預(yù)熱定時(shí)電路；二極管V3-V7組成與門，D11是電壓比較器，若5路燈絲信號(hào)中任何一路為“0”，則X1-13輸出故障信號(hào)，同時(shí)本部件“發(fā)射裝置故障”燈亮，A1板的振蕩器和分頻器清0，停止工作。

（3）A3板。D8.1-8.4組成R-S觸發(fā)器，在高壓接通狀態(tài)，D8.1－1輸入為“0”，D8.2-6輸出保持原態(tài)，禁止天線/等效開關(guān)轉(zhuǎn)換； D5.1與D3.1、D9.1、 V1.1組成高壓控制器，

圖1 高壓控保部件原理框圖

在各種信號(hào)都正常時(shí)，由面板按鍵開關(guān)或控制臺(tái)送來的電平控制高壓的接通與斷開。

（4）電源。用對(duì)輸入的8V和18V直流電源進(jìn)行穩(wěn)壓濾波，產(chǎn)生5V、15V直流電源。通過對(duì)輸出進(jìn)行采樣，再與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差電壓放大后控制調(diào)整管，使輸出電壓保持穩(wěn)定；同時(shí)送出電源檢查信號(hào)。

3.高壓控保部件的研制與調(diào)試

研制過程中，主要遵循一些基本原則：首先，研制備件的外部機(jī)械定位尺寸和電氣輸入輸出關(guān)系應(yīng)與原備件相同，與系統(tǒng)兼容，實(shí)現(xiàn)原備件的全部功能，電氣性能不低于原備件；其次，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、高可靠性的元器件，保證器材來源渠道；再次，充分運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)和可維修性設(shè)計(jì)，盡量采用成熟技術(shù)；最后，要按相關(guān)規(guī)定逐步進(jìn)行充分的測(cè)試與試驗(yàn)。

研制工作開始后，首先認(rèn)真研究設(shè)備圖紙資料，熟悉整機(jī)工作原理，結(jié)合日常積累的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，深入理解備件的工作原理、所完成的功能和輸入輸出、信號(hào)關(guān)系，細(xì)化任務(wù)書。然后，開始測(cè)繪備件的機(jī)械尺寸，校對(duì)電路結(jié)構(gòu)，分析元器件，繪制電原理圖和PCB圖等各種工程圖紙。

之后，開始落實(shí)器件來源，進(jìn)行器件采購和定做。按圖紙進(jìn)行機(jī)械加工，電路板制作，備件裝配。在完成備件組裝后，搭建了試驗(yàn)室測(cè)試平臺(tái)，對(duì)備件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室調(diào)試和測(cè)試。在有充分把握后，將備件進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn)、調(diào)試，并進(jìn)行相關(guān)后續(xù)處理。

經(jīng)過一段時(shí)間的努力，研制的備件順利通過上機(jī)試用，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到原部件的指標(biāo)，完全可以替代原部件。

4.結(jié)束語

本部件研制的主要困難主要在于：一是安全要求高，稍有不慎，易造成事故；二是信號(hào)關(guān)系復(fù)雜，且信號(hào)形式和電平不一；三是結(jié)構(gòu)緊湊，元器件多，機(jī)械加工比較復(fù)雜；四是部分器件自成體系，與通用器件差別較大，難以替代；五是技術(shù)資料缺乏，試驗(yàn)困難。

研制過程中，有些經(jīng)驗(yàn)做法可供參考：一是實(shí)現(xiàn)了絕大部分器件的通用化替代，保證器材采購渠道通暢；二是對(duì)局部電路進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，如原部件的四組電源全部采用分立元件，電路復(fù)雜，新備件選用穩(wěn)壓集成塊替代后，不僅輸出電壓穩(wěn)定度高，而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；三是編制了技術(shù)條件、調(diào)試細(xì)則、接線圖和接線表等齊全的技術(shù)資料，給備件連線增加了接線號(hào)，給后續(xù)維修工作帶來很大方便。

＊ [1]《運(yùn)算放大器權(quán)威指南（第四版）》Bruce Carter.人民郵電出版社.2014.06

＊ [2]《Altium Designer 6.0原理圖與PCB設(shè)計(jì)》張睿等.電子工業(yè)出版社.2007.06