雷达电源监控系统及其设计分析

李 猛

（海华电子企业（中国）有限公司，广东 广州 510656）

0 引 言

随着市场经济的不断发展和进步，雷达电源的应用范围越来越广，雷达总体对电源的监控要求也在提高。为了打造良好的电源应用状态，需要匹配总线系统，建构更加合理的功能单元管理机制，从而促进数字监控的全面发展。

1 雷达电源监控系统关键技术

1.1 RS485总线技术

近年来，人们对RS485总线技术系统的研究越来越深入，要想充分发挥系统优势，就要结合物理层标准、数据链路层协议、网络拓扑和控制等内容完善技术应用效果。

RS485总线系统本身就是平衡差分系统，在每个独立的节点安装收发器，配合驱动器和接收器就能完成一路信号的传递和处理。此外，上位机和下位机也要借助RS485收发器进行总线连接。结合EIA标准规定，针对泄漏电流为1个基础单位的，则1条总线上至多能连接32个节点，依据收发器的实际驱动能力实现合理性挂接操作[1]。

在OSI模型中，数据链路层协议能有效提升数据传输的实效性，不仅能为上层提供无差错的通道来保证服务的质量，而且也能支持传输媒体对不可靠因素的屏蔽处理。基于此，在实际设计过程中就要结合下位机正常响应指令的顺序落实对应工作，并且关注数据帧格式的兼容性，维持良好的在线监测处理状态。

常规化的网络拓扑采取的是终端匹配的总线型结构，若是线路较长，则通信波特率数值较高，总线的电压往往会在传输终端出现折反射，影响其可靠性。因此，要结合实际应用要求在传输线的终端和首端并联电阻，并且保证电阻参数的匹配性，其数值约等于波阻抗，这种方式能最大化减少电流的损耗，避免负载超标。

1.2 I2C总线技术

I2C总线技术是实现芯片串行通信总线的技术模式，依据连线就能打造全双工同步数据传输体系，并且能维持器件之间地址和数据信息的双向传送，提升综合控制的规范性。在I2C总线系统中，借助两根基础的信号线维持器件之间地址信息和数据信息的实时性传递。其中一条线是数据线SDA，另一条线是时钟线SCL，两者形成双向信号传递处理模式。输出电路完成总线数据信息的传输，输入电路则汇总接收数据，能在提升数据传输可靠性的基础上实现一台主机对总线的控制，并且启动和结束均由同步脉冲管理[2]。

1.3 单总线系统

在单总线系统中，接口访问内容要满足单总线命令序列的基本要求，维持综合流程的规范性和科学性。按照初始化命令、存储器操作命令、数据传输的单总线命令有序落实相应工作，其中存储器操作命令是主机发出相应的指令，然后驱动对应设备开展匹配动作，数据传输时要结合主机要求的信息内容实现串行传输处理。本文以单总线测温器件为例，要实现温度转换指令、温控器及状态寄存器指令、高精度指令的功能处理。其中，温度转换指令中要完成温度读取、启动转换以及停止转换等操作。

1.4 嵌入式系统

在计算机技术全面发展的时代背景下，嵌入式控制系统成为重要的工业控制总线模式。利用超大规模、超低功耗的电路模式，融合高抗干扰电磁兼容技术，就能构建完整的总线体系，有效满足具体应用要求。本文以PC/104主机板为例，其匹配的嵌入式PC模块能有效提升智能控制的可靠性。打造Sys Centre Module，具有高度集成性和自栈结构特点。将增强型80846处理器作为CPU，能在DMA控制器兼容处理的基础上减少功耗[3]。

2 雷达电源监控系统设计方案

依据具体设计标准落实相应工作，同时结合电源监控系统的要求，优化硬件和软件设计的质量，从而实现雷达电源监控系统的应用目标。

2.1 硬件设计

依据雷达电源监控系统的应用要求和规范落实相应模块的处理，要保证硬件配置的规范性和科学性。基础硬件结构系统如图1所示。

图1 基础硬件结构系统

底层电源监控模块主要是安装在被监控的电源内部，电源监控数据汇总模块安装在相邻电源机柜设备中，顶层管理级计算机则依据显控计算机来满足管理应用要求。

在整个系统中，每个监控模块都要结合组合电源进行合理的隔离处理，并且应用I2C总线技术方案维持总线相互通信的实时性和规范性。需要注意的是，监控模块和数据汇总模块之间要匹配RS485总线，以维持或管理计算机通信任务的规范性[4]。

2.1.1 监控模块

在监控模块设计过程中，要结合多路模拟隔离监控系统分解的功能，有效建立独立的控制单元，并且依据单元组合模式提升模拟量参数实时性监测的合理性，减少资源浪费。监控模块主要包括监控主板、隔离板以及采样板，一般采取多路采样隔离的方式，能在兼顾系统成本的同时配合内部隔离总线实现模块设计。

监控主板主要提供系统多路隔离供电的监控功能，并且能结合本地串口完成RS485总线隔离电气转换工作。从内部发出功率开关的输出控制指令，并且提供主采样板接口。在电源输入交流电后，交流电要经过变压器的降压处理、整流处理以及滤波后电压输出处理，最终输出的参数能有效反映交流输入电压的情况。配合主路电源对采样单元A/D监测电源进行读取，可以了解系统的实际运行情况，并且配合交流输入电压控制电源的通断。

2.1.2 电源监控数据汇总

较为常见的电源监控系统中，上位机接口设计模块较多，并且能配合RS485总线接口要求完成多样化接口并行的数据交换操作。综上所述，电源监控数据汇总模块中，借助RS485总线实现对上位机和下位机的实时性监测，以保证电源监控数据汇总后电源供电系统和上位机通信接口设备的联动更加合理和规范。

本文以PC104主板和扩展板设计为例，在实际设计过程中要综合考量硬件接口多样性和软件开发的便利性，借助BIOS设置实现IDE接口控制。利用“Ctrl+Alt+Esc”就能进入系统设置的首页面，然后依次点击Type改为“Auto”，并配合保存AT disk1和AT disk2，就能在顶层菜单中保存设置[5]。

2.2 软件设计

2.2.1 采样板软件设计

对于整个雷达电源监控系统而言，软件设计内容要符合实际应用标准，确保对应的操作内容和设计单元能充分满足功能需求，从而建立匹配的系统设计流程。尤其是底层采样板软件，要具备主从机检测和设备检测等功能，并且能结合内容配置有效显示对应参数。在应用过程中，软件能及时回传输出直流电压、环境温度、散热器温度等信息，可以有效完成采样数据的数字滤波处理，同时能有效完成归一化采样数据的控制[6]。

从代码实际应用效率和运行要求出发，要保证底层电源监控模块软件汇编编程的可行性，提升系统整体抗干扰效果。整个系统内部应用I2C总线技术模式，在外部机械功率开关产生相应动作的基础上，检测数据包的规范性。与此同时，软件设计中还需要结合控制功能进行许可证制度管理，确保能实时监督过压、过流以及过温情况。对于重要数据要进行三重保护，先在数据段中进行备份，重复两次，然后在代码段再进行一次备份处理。一旦发现数据出现异常，就要借助两级恢复命令及时完成数据的恢复，同时保证系统处于正常运行状态[7]。

基本流程如下：一是跳转到E000h；二是PLL、CFG841及SP设置；三是执行用户程序代码的读取，结合开机状态完成对应单元的跳转；四是结合开机状态改变标识；五是利用电源监视器、看门狗等进行初始化控制；六是激励主从机械标识；七是参数表分析，显示错误就要及时进行修复处理，显示正确则进行微机号、保护特性、AD以及定时器等内部RAM初始化处理；八是进入主循环流程。

2.2.2 电源监控数据汇总软件

在中间层电源监控数据汇总软件中，要确保其具备依照配置文件参数自动配置系统的功能，并且借助RS232就能建立和顶层管理级计算机通信的应用平台。结合协议要求，及时完成顶层管理级计算机提出的相关内容，配合RS485接口巡检总线完成电源监控。此外，软件要具备EL屏显示受控对象实时性参数状态的功能，依据触摸屏就能实现底层电源监控模块的具体操作，提升开机程序和电流预警等功能单元的科学性和合理性[8]。汇总软件的构成如图2所示。

图2 汇总软件构成

触摸屏的基础操作要按照系统分级落实。在顶层菜单中，受监控机柜的图标显示是机柜的名称，而对应的下一级菜单则主要是插箱等设备的图标。依据电源类型和实际应用状态完成选择，实现系统级、机柜级以及单电源级控制。

显示屏要依据汇总信息和数据内容显示出对应的实时性状态，包括以下6种。一是未插，表示总线上设备无对应微机号的可监控电源；二是过压，表示输出直流电压超出标准上限；三是过流，表示输出直流电流超出上限；四是欠压，表示输出直流电压超出下限；五是欠流，表示输出直流电流超出下限；六是欠警，表示输出直流电流超出预警的下限。

对于雷达电源监控系统而言，为了维持其应用的规范性和科学性，需要在软件体系中设置特定自检模式。结合模式编码对电流预警模板文件予以应用，从而实时性记录相关信息，对比历史温度参数，更好地实现合理监控。此外，若是条件允许，需要借助程控交流源进行对应的负载测试分析，并以此为依据进行程序的调试[9,10]。电源监控模块调试程序界面如图3所示。

图3 电源监控模块调试程序界面

3 结 论

总而言之，雷达电源监控系统的设计要结合指标要求，充分发挥监控单元的优势作用。全面评估供电需求，并且结合相应的数据分析和结构状态进行处理，提升电源散热设计的规范效果，确保系统模块化操作流程更加合理，为雷达通用电源管理工作的全面推进奠定坚实基础。