一種輻射功率檢測器的研制

在圖2中，接收天線安裝在三角架上，指向被測系統(tǒng)發(fā)射天線方向，用來接收被測系統(tǒng)輻射出的射頻信號，接收天線與便攜式機箱之間采用低損耗射頻電纜連接。便攜式機箱包含有微波模塊、視頻檢波模塊、調理電路模塊、微處理單元、顯示面板和控制電路幾部分，其中顯示面板和控制電路部分安裝在機箱面板上，其余部分安裝在機箱內部。
檢測器各主要模塊功能如下：
接收天線：接收被測設備的輻射信號，具有定向性，提供一定增益和頻段選擇，接收天線與機箱之間采用低損耗射頻電纜連接；
微波模塊：對接收到的輻射信號進行濾波、放大、頻段選擇、衰減控制等，輸出的微波信號送視頻檢波模塊；
視頻檢波模塊：對接收到的微波信號進行視頻檢波，檢波輸出為視頻信號，采用的是大動態(tài)范圍、高靈敏度的DLVA(數(shù)字對數(shù)檢波視頻放大器)；
調理電路模塊：調理電路包含運算放大器、A／D轉換等，將視頻信號轉換為數(shù)字信號；
微處理器單元模塊：微處理單元模塊包含MCU，F(xiàn)PGA，RS 232接口等，將接收到的數(shù)字信號處理轉換為功率信號，并將功率信號轉換為可顯示的數(shù)值送顯示面板顯示；
顯示面板：采用數(shù)碼管顯示的方式，直觀地給出最終的功率值；
控制電路：完成輸入信號的選擇、濾波、頻率選擇、衰減等開關控制；
電源：提供電源輸入保護，從+28 V變換為±5 V、±12 V，分別給其他各模塊提供電源。
1．2．2 硬件設計
(1)調理電路模塊
調理電路模塊對視頻檢波輸出的視頻信號進行放大、模／數(shù)轉換。放大芯片采用ADI公司的AD8132AR，提供3 dB帶寬，350 MHz，1 200 V／μs轉換速率，可通過電阻比改變增益。A／D芯片采用TI公司的TLC5540，8位采樣，最大采樣速率達40MHz，+5V單電源供電。A／D芯片TLC5 540的電壓參考采用Maxim公司的高精度，低功耗電壓參考芯片MAX6166，電壓精度可達±2mV，輸出電壓為2．5V。
(2)MCU
MCU單元完成系統(tǒng)控制、計算機接口控制、參數(shù)設置、面板接口控制、設備參數(shù)加載初始化等功能。
選用Atmel公司的8位單片機AT89S8253，兼容標準的MCS-51結構，具有12 KB的片內FLASH，2 KB的E2PROM，256×8 b的內部RAM，保證了程序的運行空間和參數(shù)的存儲，32位可編程I／O接口滿足對外連接的需要，四級中斷、可編程看門狗保證了系統(tǒng)的可靠性。
(3)RS 232電平轉換
通用的計算機接口均為RS 232電平標準，要實現(xiàn)與MCU的通信，必須將標準的RS 232電平串口轉換為TTL電平的UART信號。
為保證電源簡單、功耗低，RS 232接口芯片選用了Maxim公司的MAX202E，只需+5V單電源供電，外部只需4個0．1μF的電容即可工作，提供雙路RS 232接口。
(4)FPGA
FPGA模塊作為系統(tǒng)的核心模塊，接收來自MCU的加載參數(shù)數(shù)據(jù)，同時接收高速的采樣數(shù)字信號，將采樣的數(shù)字信號與加載的參數(shù)比對、校正、組合，轉換為可以顯示的BCD碼，送給數(shù)碼顯示管進行顯示。芯片選擇Altera公司的EP1K50QC208，包含2 880個邏輯單元、40 960 b的RAM，1個鎖相環(huán)，完全滿足系統(tǒng)存儲和運算需要。FPGA的加載芯片采用被動串行芯片EPC2。
(5)電源
電源模塊提供±5 V電源，所選用的FPGA需要3．3 V和2．5 V兩種電源，芯片選用TI公司的REG104GA-3．3，輸入電壓為4．3～16 V，輸出電壓為3．3 V，最大輸出電流為1 A；此外還選用LINEAR公司的LT1764EQ-2.5，最大輸出電流為3 A，最大輸入電壓范圍為3．5～20 V，輸出電壓為2．5V。