T/R组件中的BIT设计

宋苏杭

摘要：BIT电路负责采集电路中重要参数及状态信息，以便对故障实现准确定位。本文介绍了T/R组件中BIT的设计及实现方法，对提高T/R组件的可靠性及维修性具有重要意义。

关键词：T/R组件；BIT；故障

中图分类号：TN957.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）07-0169-02

T/R组件研制过程中，除了保证高可靠性外，还必须保证有良好的可维护性。除了利用外部ATE（Automatic Test Equipment）测试仪器方便地进行人工测试外还必须具备自检功能，必须为各级用户提供各种检测、维护手段，这样才能保证对组件进行良好的检测、诊断和故障隔离，这些通称为组件的BIT（built-in test）功能。

1 BIT概述

按照美军标MIL-STDl309C的定义，BIT是指“系统、设备内部提供的检测、隔离故障的自动测试能力”，即系统或设备本身具备进行故障检测、隔离或诊断的自动测试能力，而用于完成BIT功能的可以识别的硬件叫机内测试设备（BITE）。

2 BIT设计思想

随着现代相控阵雷达的不断发展，其重要组成部分的T/R组件中的BIT电路所占比重越來越高，其功能主要有：

（1）收集T/R组件的状态及参数，分析其正确性，对故障实施定位，并快速相应，实施保护，预防故障进一步扩大；

（2）对波控器送来的定时信号进行过脉冲宽度和过工作比检查。T/R组件中BIT电路通过串口与波控分机相连，接收波控分机的控制命令，完成T/R组件的控制，并按协议回传组件的状态信息。

3 BIT电路详细设计

BIT电路是以FPGA或单片机为处理核心的数字电路。通过A/D芯片收集状态信息，利用其I/O口对T/R组件进行控制。T/R组件中BIT检测主要内容有过压、过流、过温、过脉宽、过占空比、过驻波、输入欠/过激励、输出功率等。

3.1 基于LTC5533的射频功率定量检测

传统的射频功率检测的一种重要方法就是检测射频信号的等效电压有效值，而有效检测电压值的一般方法是利用整流二极管实现的，其输出电压与输入功率成指数关系。带温补的检波器在一定的功率条件下可以具备很好的性能，而当输入功率较小时，性能急剧恶化。因此，在射频信号的功率不定时，无法精确测量功率值。

与之相反，真有效值对数检波器的动态范围更宽，最高可达100dB。且其线性特性和温度稳定性也保持恒定，输出检波电压与输入信号电平成正比。本文所提出的射频功率定量检测方案中使用的是凌特公司的一款真有效值功率检测器LTC5533双通道射频功率检测器。双通道LTC5533覆盖从300MHz至 11GHz的射频应用，LTC5533 具有温补电路，含有缓冲放大器具有40dB 动态范围和45dB通道隔离度。图1是LTC5533在T/R组件中的典型应用。

在实际应用中，通过A/D可直接获得LTC5533输出的电压值，改变输入功率，可获得多个电压值，即可计算出输出电压与输入功率的关系。修正输出电压与输入功率的关系方程，即可比较准确的测量功率值，从而可对T/R组件的输入、输出功率进行检测。

3.2 基于LTC5533的驻波高保护电路

驻波比（VSWR）是用来测量阻抗失配度的指标。T/R组件中的功率放大器是对驻波最为敏感，驻波大时，反射功率较大，返回到放大器中，严重时可造成放大器永久性损坏。

驻波比（VSWR）的测量归根结底为放大器输出端正向功率及反向功率的检测。利用LTC5533设计的驻波检测和保护控制电路中使用了基于∏型电阻网络设计的衰减器、运算放大器、双向耦合器及比较器等器件。

根据数学关系计算出反射系数分别为0.5（VSWR=3）和0.7（VSWR=6）。假设双向耦合器的方向性为20dB，即可计算出正向、反向检波电压之差分别为0.29和0.14。在此基础上，将运算放大器的输出值和设定的门限相比，即可控制放大器的控制开关，并发出过驻波报警。

3.3 基于单片机的电压、温度等参数的检测

C8051F12X系器件为具有64个数字I/O引脚，集成片上系统型芯片，具有片内电压比较器、12位/100kps的ADC、看门狗定时器、温度传感器和时钟振荡器，具有128KB的可在系统编程的FLASH存储器，硬件实现的SPI/SMBus/I2C和两个UART串行接口。

利用内含的电压比较器，利用简单的电阻分压原理，将T/R组件中的较为关键的电压分压至引脚可承受的电压范围内，然后送至电压比较器的输入引脚，通过软件即可判断关键电压是否正常。

C8051F12X的ADC0子系统内的9通道的可编程模拟多路选择器（AMUX0），其第九通道在内部可接到片内温度传感器，用来对温度进行检测。温度传感器的传输函数见图2。

温度传感器输出一与温度成正比的电压，当选择温度传感器作为ADC的一个输入并且启动转换后，经过简单数学运算将ADC的输出结果转换成用度数表示的温度。

4 结语

本文介绍了一种T/R组件中BIT电路的设计方法，主要以单片机器件为处理核心，采用C语言对单片机进行编程，电路工作稳定、可靠，已在单位中多个产品上得到验证、使用。

参考文献

[1]李冬芳，崔忠林.基于串行总线和分布式测控的发射监控系统[J].雷达科学与技术，2006，（06）：382-386.

[2]杨霖，盛雁鸣.利用对数检波器实现射频功放过驻波保护[J].电子产品世界，2008，（12）：36-38.