CN113296060A - 基于远程智能控制的mst雷达末级收发系统 - Google Patents

基于远程智能控制的mst雷达末级收发系统 Download PDF

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Abstract

一种基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,包括:多个功放机柜,功放机柜内设有N个T/R组件、电源模块、智能远程监控模块、监测网络、若干散热风扇;交换机,与多个功放机柜连接;通讯网络服务器,与交换机连接;上位机监控平台,与通讯网络服务器连接;T/R组件连接MST雷达的天线阵、电源模块、智能远程监控模块、监测网络,电源模块连接智能远程监控模块、监测网络、散热风扇,智能远程监控模块连接监测网络、散热风扇。可将T/R组件送来信号移相、放大,将天线输入信号分别进行放大、移相、合成、滤波,并将系统内的组件温度、风机转速、电源状态、组件功率进行上报和远程控制,确保系统在无人值守的情况下稳定可靠的工作。

Description

基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统
技术领域
本发明属于射频通信技术领域,具体涉及MST雷达,尤其涉及一种基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统。
背景技术
MST雷达是一种工作在VHF 频段的大气层观测专用的高灵敏度相控阵雷达,它根据大气折射指数不规则体对雷达发射电磁波的散射从而实现探测,主要用于测量中层、平流层以及对流层的大气风场和气体分子分布的观测,进行中性大气时空变化研究。
MST雷达末级收发系统作为MST雷达系统的重要组成部分,在整个雷达系统工作中起着决定性作用。MST雷达一般部署在高海拔等偏远地区,直接面对高原地区恶劣的生存环境,如紫外线强,风大,昼夜温差大,气压低等,如何有效保证MST雷达末级收发系统工作的稳定性和可靠性,以及实现无人值守远程智能控制对整个MST雷达系统的稳定可靠工作起着重要的作用。
传统的MST雷达系统由于成本高昂,技术复杂,面积比较大,且具有不可移动性,只能对某一特定区域上空的大气进行探测,一般只能部署在高海拔等偏远地区,管理和维护成本高昂,这导致MST 雷达的全球覆盖率很低,截止目前,全球成功部署并还在正常运行的MST 雷达站点屈指可数。作为MST雷达系统的核心部件末级收发系统,由于出于长时间、无间断工作中,极易出现故障和损坏的情况,且面临着远程控制和空中升级难题,给整个MST雷达系统的稳定工作带来了极大的挑战。一旦MST雷达末级收发系统出现故障,将导致整个雷达系统失效,而传统的方式主要依靠人工现场值守,一旦出现故障一般采用返厂维修的方式,不仅效率低下,而且会严重影响MST雷达的持续性工作,将会对我国气象探测产生重大的影响。
发明内容
为解决上述相关现有技术不足,本发明提供一种基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,可将T/R组件送来信号移相、放大到250W/500W/1000W,并可将天线输入信号分别进行放大、移相、等功率合成、滤波,并将系统内的组件温度、风机转速、电源状态、组件功率进行上报和远程控制,确保系统在无人值守的情况下稳定可靠的工作。
为了实现本发明的目的,拟采用以下方案:
一种基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,包括:
多个功放机柜,每个功放机柜内设有N个T/R组件、一个电源模块、一个智能远程监控模块、一个监测网络、若干散热风扇;
交换机,与多个功放机柜连接;
通讯网络服务器,与交换机连接;
上位机监控平台,与通讯网络服务器连接;
其中,T/R组件连接MST雷达的天线阵、电源模块、智能远程监控模块、监测网络,电源模块连接智能远程监控模块、监测网络、散热风扇,智能远程监控模块连接监测网络、散热风扇;
电源模块用于外接220V交流输入并输出直流电源分别为T/R组件、智能远程监控模块、监测网络、散热风扇供电;
监测网络用于实现1/N的等幅相位合成网络;
散热风扇用于对功放机柜进行散热;
智能远程监控模块用于获取功放机柜内温度数据、散热风扇转速数据、总功率、以及T/R组件前级及末级的温度、功率、电流电压数据,并通过交换机经由通讯网络服务器上报至上位机监控平台,并通过交换机接收上位机监控平台发送并由通讯网络服务器传输的控制指令,对电源模块、散热风扇、T/R组件进行控制。
进一步,T/R组件包括射频单元、控制电元、供电单元;
T/R组件对外包括6个射频口,其中,两个射频口外接天线,两个射频口为耦合口,外接监测网络,一个射频口为射频输入口,一个射频口为射频输出口;
供电单元连接电源模块、射频单元、控制单元,用于将电源模块输入的DC电源转换后为射频单元、控制单元供电;
射频单元包括发射通路和接收通路,发射通路包括从射频输入口依次连接的耦合电路I、衰减电路I、发射前级放大器、发射二级放大器、一分二功分器,一分二功分器的每一个分支端的依次连接有-90/0/+90开关移相器I、发射末级放大器、收发开关、滤波电路I、耦合电路I,耦合电路I连接外接天线的两个射频口和外接监测网络的两个耦合口,接收通路包括从射频输出口依次连接的接收末级放大器、衰减电路II、接收二级放大器、滤波电路II、接收一级放大器、二合一合成网络,二合一合成网络的合路端连接接收一级放大器,二合一合成网络的每一个分支端依次连接有-90/0/+90开关移相器II、接收前级放大器、限幅器,各限幅器分别连接对应的所述收发开关;
控制单元连接射频单元和智能远程监控模块,用于采集发射前级放大器、发射末级放大器、接收末级放大器、接收前级放大器的温度、功率、漏极电流电压、栅极电流电压,并传输给智能远程监控模块,并根据智能远程监控模块反馈的控制指令控制射频单元。
进一步,控制单元包括MCU以及与MCU连接的前级功率检波器、后级功率检波器、前级温度传感器、后级温度传感器、前级漏极电流电压传感器、后级漏极电流电压传感器、前级栅极电流电压传感器、后级栅极电流电压传感器;
前级功率检波器包括两个,一个连接发射前级放大器,用于进行发射前级功率检波并反馈给MCU,另一个连接接收前级放大器,用于进行接收前级功率检波并反馈MCU;
后级功率检波器包括两个,一个连接发射末级放大器,用于进行发射末级功率检波并反馈给MCU,另一个连接接收末级放大器,用于进行接收末级功率检波并反馈MCU;
前级温度传感器包括两个,一个设于发射前级放大器处,用于获取发射前级放大器的温度数据并反馈给MCU,另一个设于接收前级放大器处,用于获取接收前级放大器的温度数据并反馈给MCU;
后级温度传感器包括两个,一个设于发射末级放大器处,用于获取发射末级放大器的温度数据并反馈给MCU,另一个设于接收末级放大器处,用于获取接收末级放大器的温度数据并反馈给MCU;
前级漏极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射前级放大器漏极处,用于获取发射前级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前级放大器漏极处,用于获取接收前级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU;
后级漏极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射末级放大器漏极处,用于获取发射末级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前末放大器漏极处,用于获取接收末级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU;
前级栅极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射前级放大器栅极处,用于获取发射前级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前级放大器栅极处,用于获取接收前级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU;
后级栅极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射末级放大器栅极处,用于获取发射末级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收末级放大器栅极处,用于获取接收末级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU;
MCU连接所述收发开关、-90/0/+90开关移相器I、-90/0/+90开关移相器II、衰减电路I、衰减电路II、发射前级放大器漏极及栅极供电端、接收前级放大器漏极及栅极供电端、发射末级放大器漏极及栅极供电端、接收末级放大器漏极及栅极供电端;
MCU通过通讯接口连接智能远程监控模块。
进一步,智能远程监控模块包括FPGA、ARM、DC-DC电源单元;
FPGA通过总线与T/R组件的MCU连接,ARM与FPGA通过UART串口连接,FPGA连接散热风扇,并连接有柜体温度传感器、总功率检波器,温度传感器设于功放柜体内,用于获取功放柜体内的温度数据,总功率检波器连接监测网络,用于获取监测网络合成后的总功率数据;
DC-DC电源单元与电源模块、FPGA、ARM连接,用于将电源模块输入DC电源转换后为FPGA和ARM供电;
ARM连接交换机,用于通过交换机、通讯网络服务器与上位机监控平台通讯;
FPGA用于采集散热风扇转速数据、柜体温度传感器获取的放机柜内温度数据、DC-DC电源单元状态数据、总功率检测器获取的总功率数据、以及MCU获取的发射前级与末级的功率、温度、漏极电流电压、栅极电流电压,和接收前级与末级的功率、温度、漏极电流电压、栅极电流电压,并通过ARM经交换机、通讯网络服务器上报上位机监控平台,并根据上位机监控平台经通讯网络服务器、交换机发送至ARM的控制指令,对DC-DC电源单元、散热风扇、T/R组件进行控制。
进一步,ARM通过2路422通讯线路连接有开关按键和指令按键,开关按键和指令按键设在功放机柜上,开关按键用于提供在功放机柜处的主动开关控制功能,指令按键用于提供在功放机柜处的主动指令输入功能。
进一步,ARM通过SPI通讯线路分别连接有LED指示灯、LED显示屏、FLASH存储;
FLASH存储用于缓存FPGA采集的各类数据,以及上位机监控平台发送的控制指令;
LED显示屏用于显示FPGA采集的各类数据;
LED指示灯包括至少两种颜色光源,用于根据FPGA的指示控制信号进行其中一种颜色光源发光,所述指示控制信号是FPGA根据采集的各类数据,分别与各类数据对应的预设阈值相比后生成的。
进一步,每个功放机柜包括24个T/R组件,监测网络用于实现1/24的等幅相位合成网络。
本发明的有益效果在于:
本系统工作在VHF频段,通过42个柜体(其中41个功放机柜,1个接收接轨,共计1064个末级组件,其中984个TR组件,80个接收组件),配合监测网络、智能远程监控模块、交换机等组成,具备智能感知和自适应调节,以及远程干预功能,能够实现将所有末级TR组件及接收组件的信息并通过网络上报,同时实时监测机箱内温度、风机转速等信息,监测电源模块状态并进行自适应调节及上报,可以对末级TR组件功率等进行控制,支持远程干预并跟踪记录远程干预措施及结果,确保系统在无人值守的情况下稳定可靠的工作。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例,而不是所有可能的实施方案,更不是意图限制本申请的范围。
图1为本申请实施例的系统架构框图。
图2为本申请实施例的功放机柜的模块架构框图。
图3为本申请实施例的T/R组件结构框图。
图4为本申请实施例的控制单元结构框图。
图5为本申请实施例的智能远程监控模块结构框图。
图6为本申请实施例的柜体结构示意图。
图7为本申请实施例的柜体内部结构立体图。
图8为本申请实施例的柜体内部结构另一视角立体图。
图9为本申请实施例的柜体内部结构侧视图。
图10为本申请实施例的装配架放大视图。
图11为本申请实施例的倾斜导风板和散热风扇组件结构示意图。
图12为本申请实施例的T/R模块结构示意图。
附图标记:柜体1、侧板11、前板12、顶板13、后板14、装配架2、上架21、下架22、卡槽23、流通孔24、T/R模块3、散热板31、翅片散热器32、组件风扇33、散热风扇组件4、通风板41、倾斜导风板42、支柱43、镂空板44、支撑板45、第一装配壳5、第二装配壳6、第三装配壳7。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明,但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
本申请实施例提供一种基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,如图1所示为其系统架构,包括多个功放机柜、交换机、通讯网络服务器、上位机监控平台。交换机与多个功放机柜连接,通讯网络服务器与交换机连接;上位机监控平台与通讯网络服务器连接。
具体的,包括41个功放机柜(编号1、2、……、41)和1个接收机柜(编号42)。
如图2所示,每个功放机柜内设有24个T/R组件、一个电源模块、一个智能远程监控模块、一个监测网络、若干散热风扇。其中,T/R组件连接MST雷达的天线阵、电源模块、智能远程监控模块、监测网络,电源模块连接智能远程监控模块、监测网络、散热风扇,智能远程监控模块连接监测网络、散热风扇;电源模块用于外接220V交流输入并输出直流电源分别为T/R组件、智能远程监控模块、监测网络、散热风扇供电;监测网络用于实现1/24的等幅相位合成网络;散热风扇用于对功放机柜进行散热。
智能远程监控模块用于获取功放机柜内温度数据、散热风扇转速数据、总功率、以及T/R组件前级及末级的温度、功率、电流电压数据,并通过交换机经由通讯网络服务器上报至上位机监控平台,并通过交换机接收上位机监控平台发送并由通讯网络服务器传输的控制指令,对电源模块、散热风扇、T/R组件进行控制。
具体的,如图6~图12所示,功放机柜包括柜体1,柜体1包括侧板11、前板12、顶板13、后板14、底板,侧板11、前板12、顶板13、后板14均具有镂空的通风孔。
前板12上装配有3个自上而下间隔设置的装配架2,底板上设有自下而上依次设有第三装配壳7、第二装配壳6、第一装配壳5,第一装配壳5与最下方的装配架2具有间距;装配架2、第三装配壳7、第二装配壳6、第一装配壳5与后板14之间的间隔形成散热通道15;监测网络设于第三装配壳7内,智能远程监控模块设于第二装配壳6内,电源模块设于第一装配壳5内。
每个装配架2内装配有8个T/R模块3,T/R模块3包括T/R组件。装配架2包括上下间隔设置的上架21和下架22,上架21和下架22均贯通的流通孔24,上架21底面及下架22顶面对应设置有卡槽23,T/R模块3设于卡槽23内,一方面方便装配且装配稳定,另一方面可以在装配后,相互之间自然间隔一定间隙,便于对流散热。
最下方的装配架2的下架22下方预定间隙处设有一支撑板45,支撑板45连接于前板12,装配架2之间间隔处以及最下方的装配架2底部均设有倾斜导风板42和散热风扇组件4,倾斜导风板42上端连接于装配架2的下架22朝向后板14的一端,位于装配架2之间间隔处的倾斜导风板42,其下端连接到间隔处下方的装配架2的上架21朝向前板12的一端,位于最下方的装配架2底部的倾斜导风板42,其下端连接到支撑板45朝向前板12的一端,散热风扇组件4位于倾斜导风板42下端处,散热风扇组件4包括若干散热风扇,散热风扇设于镂空板44上,镂空板44倾斜设于支板43上,位于装配架2之间间隔处的散热风扇组件4,其支板43设置在间隔处下方的装配架2的上架21上,位于最下方的装配架2底部的散热风扇组件4,其支板43设置在支撑板45上,散热风扇组件4背部预定间距处设有通风板41,通风板41连接前板12。
在柜体1内搭建的结构,极大的利用了有限空间,进行散热通道、散热风机等的布局,不仅合理的布局了24个T/R组件的分布,且每个T/R组件所在的T/R模块自带散热翅片和组件风扇,同时通过装配架2之间的倾斜导风板42和散热风扇组件4,可以实现散热风扇组件4通过通风板41、前板12从外侧引入气流,并且送出的气流可以通过倾斜导风板42向上汇集,由于上架21和下架22均具有流通孔24,从而向上汇集的气流将进一步对T/R模块进行对流散热,并向上对流,若是对于最上方的装配架2,则向上对流后直接从顶板13排出,若是下方的两个装配架2,则会在向上汇集后,在上方的倾斜导风板42背面作用下,使气流斜向上的,向散热通道15汇集,通过散热通道15再经过顶板13和后板14排出,实现气流流通循环,利于自然对流和主动对流散热。
本实例中的倾斜导风板42不仅用于通过正面导向其对应的散热风扇组件4送入的气流,也用于通过背面导向下方的经过装配架2和T/R模块3的气流至散热通道15,同时可以提供一定的隔离效果,隔离T/R组件与下方的电源模块等,以及隔离隔装配架2之间的T/R组件。散热风扇组件4通过支柱43和镂空板44安装散热风扇,并配合通风板41的位置设置、倾斜导风板42的姿态和位置设置,可以很好的实现主动对流散热。
如图12所示,T/R模块3包括散热板31、设于散热板31一面的T/R组件、设于散热板31另一面的翅片散热器32和组件风扇33,组件风扇33朝向翅片散热器32设置且组件风扇33出风方向与翅片散热器32的翅片平行设置,翅片散热器32由供电单元供电。
T/R组件、监测网络、电源模块、智能远程监控模块通过后板14接线。
具体的,如图3所示,T/R组件包括射频单元、控制电元、供电单元。
T/R组件对外包括6个射频口,其中,两个射频口外接天线,两个射频口为耦合口,外接监测网络,一个射频口为射频输入口,一个射频口为射频输出口。
供电单元连接电源模块、射频单元、控制单元,用于将电源模块输入的DC电源转换后为射频单元、控制单元供电。
射频单元包括发射通路和接收通路。
发射通路包括从射频输入口依次连接的耦合电路I、衰减电路I、发射前级放大器、发射二级放大器、一分二功分器,一分二功分器的每一个分支端的依次连接有-90/0/+90开关移相器I、发射末级放大器、收发开关、滤波电路I、耦合电路I,耦合电路I连接外接天线的两个射频口和外接监测网络的两个耦合口。
发射通路的工作方式:通过收发开关调整为发射状态,射频激励信号从图3中的TXIN进入,首先送入输入耦合电路I进行信号检测,检测脉宽和占空比检测,然后送入数控衰减器,即衰减电路I,实现多档功率的切换;然后进入发射前级放大器进行前级功率放大,然后进入到发射驱动放大器进行第二次/驱动功率放大,然后通过功分器均分为两路,然后每一路通过-90/0/+90开关移相器I控制每一路的±90°以及0°移相,然后经过发射末级放大器进行末级功率放大,然后通过滤波电路I进行滤波后,经过耦合电路II进行输出功率检测,最后输出到天线,其中单路输出250W/500W/1000W可调。
接收通路包括从射频输出口依次连接的接收末级放大器、衰减电路II、接收二级放大器、滤波电路II、接收一级放大器、二合一合成网络,二合一合成网络的合路端连接接收一级放大器,二合一合成网络的每一个分支端依次连接有-90/0/+90开关移相器II、接收前级放大器、限幅器,各限幅器分别连接对应的所述收发开关。
接收通路的工作方式:通过收发开关调整为接收状态,天线接收信号通过耦合电路II、滤波电路I、收发开关进入接收通道,经过限幅器限幅后进入接收前级放大器进行前级低噪声放大,然后经过-90/0/+90开关移相器II进行±90°以及0°移相,然后通过合成网络合为一路,并经过接收一级放大器再次进行功率放大,然后通过滤波电路II进行滤波,滤波电路II采用声表滤波器,然后经过接收二级放大器继续进行功率放大,然后经过衰减电路II进行多档功率的切换以控制增益,然后经过接收末级放大器进行接收末级功率放大,放大后的信号通过RX OUT输出。
控制单元连接射频单元和智能远程监控模块,用于采集发射前级放大器、发射末级放大器、接收末级放大器、接收前级放大器的温度、功率、漏极电流电压、栅极电流电压,并传输给智能远程监控模块,并根据智能远程监控模块反馈的控制指令控制射频单元。
具体的,如图4所示,在本实例中,控制单元包括MCU以及与MCU连接的前级功率检波器、后级功率检波器、前级温度传感器、后级温度传感器、前级漏极电流电压传感器、后级漏极电流电压传感器、前级栅极电流电压传感器、后级栅极电流电压传感器。
前级功率检波器包括两个,一个连接发射前级放大器,用于进行发射前级功率检波并反馈给MCU,另一个连接接收前级放大器,用于进行接收前级功率检波并反馈MCU。后级功率检波器包括两个,一个连接发射末级放大器,用于进行发射末级功率检波并反馈给MCU,另一个连接接收末级放大器,用于进行接收末级功率检波并反馈MCU。前级温度传感器包括两个,一个设于发射前级放大器处,用于获取发射前级放大器的温度数据并反馈给MCU,另一个设于接收前级放大器处,用于获取接收前级放大器的温度数据并反馈给MCU。后级温度传感器包括两个,一个设于发射末级放大器处,用于获取发射末级放大器的温度数据并反馈给MCU,另一个设于接收末级放大器处,用于获取接收末级放大器的温度数据并反馈给MCU。前级漏极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射前级放大器漏极处,用于获取发射前级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前级放大器漏极处,用于获取接收前级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU。后级漏极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射末级放大器漏极处,用于获取发射末级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前末放大器漏极处,用于获取接收末级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU。前级栅极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射前级放大器栅极处,用于获取发射前级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前级放大器栅极处,用于获取接收前级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU。后级栅极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射末级放大器栅极处,用于获取发射末级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收末级放大器栅极处,用于获取接收末级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU。
MCU连接所述收发开关、-90/0/+90开关移相器I、-90/0/+90开关移相器II、衰减电路I、衰减电路II、发射前级放大器漏极及栅极供电端、接收前级放大器漏极及栅极供电端、发射末级放大器漏极及栅极供电端、接收末级放大器漏极及栅极供电端;MCU通过通讯接口连接智能远程监控模块。
具体的,如图5所示,在本实例中,智能远程监控模块包括FPGA、ARM、DC-DC电源单元。
FPGA通过总线与T/R组件的MCU连接,ARM与FPGA通过UART串口连接,FPGA连接散热风扇,并连接有柜体温度传感器、总功率检波器,温度传感器设于功放柜体内,用于获取功放柜体内的温度数据,总功率检波器连接监测网络,用于获取监测网络合成后的总功率数据。
DC-DC电源单元与电源模块、FPGA、ARM连接,用于将电源模块输入DC电源转换后为FPGA和ARM供电;
ARM连接交换机,用于通过交换机、通讯网络服务器与上位机监控平台通讯。
FPGA用于采集散热风扇转速数据、柜体温度传感器获取的放机柜内温度数据、DC-DC电源单元状态数据、总功率检测器获取的总功率数据、以及MCU获取的发射前级与末级的功率、温度、漏极电流电压、栅极电流电压,和接收前级与末级的功率、温度、漏极电流电压、栅极电流电压,并通过ARM经交换机、通讯网络服务器上报上位机监控平台,并根据上位机监控平台经通讯网络服务器、交换机发送至ARM的控制指令,对DC-DC电源单元、散热风扇、T/R组件进行控制。
ARM通过2路422通讯线路连接有开关按键和指令按键,开关按键和指令按键设在功放机柜上,开关按键用于提供在功放机柜处的主动开关控制功能,指令按键用于提供在功放机柜处的主动指令输入功能。
ARM通过SPI通讯线路分别连接有LED指示灯、LED显示屏、FLASH存储;FLASH存储用于缓存FPGA采集的各类数据,以及上位机监控平台发送的控制指令;LED显示屏用于显示FPGA采集的各类数据;LED指示灯包括至少两种颜色光源,用于根据FPGA的指示控制信号进行其中一种颜色光源发光,所述指示控制信号是FPGA根据采集的各类数据,分别与各类数据对应的预设阈值相比后生成的。
智能远程监控模块主要实现对MST雷达末级收发系统的监控与控制,MST雷达末级收发系统在长期的工作过程中,由于环境温度、电源波动和器件老化等情况,其各项指标也会随之发生变化。
当智能远程监控模块监测到的各工作指标发生波动时,将按照特定的算法下发修正指令给具有自适应功能的电源模块,电源模块通过内置的DAC输出模拟控制电压,对电源模块输出电压进行实时调节,当波动严重无法及时修正时(如超压、过温等)立刻关闭电源模块的供电并报故。
同时,智能远程监控模块接入交换机后,可以通过无线远传或有限网络的通信的方式,即通过通讯网络服务器,将监测到的信息实时上报到上位机监控平台/远程管理中心,一旦远上位机监控平台/远程管理中心监测到数据或工作异常时,可通过下发指令或远程升级程序的方式对整个MST雷达末级收发系统进行管理和维护。智能远程监控模块远程干预功能的优点主要在于可以在偏远位置或环境恶劣的地方实现无人值守,通过有线、无线通信网络将设备工作状态的信息远程传送给后方的上位机监控平台/远程管理中心,并接受来自上位机监控平台/远程管理中心的控制命令。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解,在不脱离本发明的范围情况下,对本发明进行的各种改变或同等替换,均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,包括:
多个功放机柜,每个功放机柜内设有N个T/R组件、一个电源模块、一个智能远程监控模块、一个监测网络、若干散热风扇;
交换机,与多个功放机柜连接;
通讯网络服务器,与交换机连接;
上位机监控平台,与通讯网络服务器连接;
其中,T/R组件连接MST雷达的天线阵、电源模块、智能远程监控模块、监测网络,电源模块连接智能远程监控模块、监测网络、散热风扇,智能远程监控模块连接监测网络、散热风扇;
电源模块用于外接220V交流输入并输出直流电源分别为T/R组件、智能远程监控模块、监测网络、散热风扇供电;
监测网络用于实现1/N的等幅相位合成网络;
散热风扇用于对功放机柜进行散热;
智能远程监控模块用于获取功放机柜内温度数据、散热风扇转速数据、总功率、以及T/R组件前级及末级的温度、功率、电流电压数据,并通过交换机经由通讯网络服务器上报至上位机监控平台,并通过交换机接收上位机监控平台发送并由通讯网络服务器传输的控制指令,对电源模块、散热风扇、T/R组件进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,T/R组件包括射频单元、控制电元、供电单元;
T/R组件对外包括6个射频口,其中,两个射频口外接天线,两个射频口为耦合口,外接监测网络,一个射频口为射频输入口,一个射频口为射频输出口;
供电单元连接电源模块、射频单元、控制单元,用于将电源模块输入的DC电源转换后为射频单元、控制单元供电;
射频单元包括发射通路和接收通路,发射通路包括从射频输入口依次连接的耦合电路I、衰减电路I、发射前级放大器、发射二级放大器、一分二功分器,一分二功分器的每一个分支端的依次连接有-90/0/+90开关移相器I、发射末级放大器、收发开关、滤波电路I、耦合电路I,耦合电路I连接外接天线的两个射频口和外接监测网络的两个耦合口,接收通路包括从射频输出口依次连接的接收末级放大器、衰减电路II、接收二级放大器、滤波电路II、接收一级放大器、二合一合成网络,二合一合成网络的合路端连接接收一级放大器,二合一合成网络的每一个分支端依次连接有-90/0/+90开关移相器II、接收前级放大器、限幅器,各限幅器分别连接对应的所述收发开关;
控制单元连接射频单元和智能远程监控模块,用于采集发射前级放大器、发射末级放大器、接收末级放大器、接收前级放大器的温度、功率、漏极电流电压、栅极电流电压,并传输给智能远程监控模块,并根据智能远程监控模块反馈的控制指令控制射频单元。
3.根据权利要求2所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,控制单元包括MCU以及与MCU连接的前级功率检波器、后级功率检波器、前级温度传感器、后级温度传感器、前级漏极电流电压传感器、后级漏极电流电压传感器、前级栅极电流电压传感器、后级栅极电流电压传感器;
前级功率检波器包括两个,一个连接发射前级放大器,用于进行发射前级功率检波并反馈给MCU,另一个连接接收前级放大器,用于进行接收前级功率检波并反馈MCU;
后级功率检波器包括两个,一个连接发射末级放大器,用于进行发射末级功率检波并反馈给MCU,另一个连接接收末级放大器,用于进行接收末级功率检波并反馈MCU;
前级温度传感器包括两个,一个设于发射前级放大器处,用于获取发射前级放大器的温度数据并反馈给MCU,另一个设于接收前级放大器处,用于获取接收前级放大器的温度数据并反馈给MCU;
后级温度传感器包括两个,一个设于发射末级放大器处,用于获取发射末级放大器的温度数据并反馈给MCU,另一个设于接收末级放大器处,用于获取接收末级放大器的温度数据并反馈给MCU;
前级漏极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射前级放大器漏极处,用于获取发射前级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前级放大器漏极处,用于获取接收前级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU;
后级漏极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射末级放大器漏极处,用于获取发射末级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前末放大器漏极处,用于获取接收末级放大器漏极的电流电压数据并反馈给MCU;
前级栅极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射前级放大器栅极处,用于获取发射前级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收前级放大器栅极处,用于获取接收前级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU;
后级栅极电流电压传感器包括两个,一个连接于发射末级放大器栅极处,用于获取发射末级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU,另一个接收末级放大器栅极处,用于获取接收末级放大器栅极的电流电压数据并反馈给MCU;
MCU连接所述收发开关、-90/0/+90开关移相器I、-90/0/+90开关移相器II、衰减电路I、衰减电路II、发射前级放大器漏极及栅极供电端、接收前级放大器漏极及栅极供电端、发射末级放大器漏极及栅极供电端、接收末级放大器漏极及栅极供电端;
MCU通过通讯接口连接智能远程监控模块。
4.根据权利要求3所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,智能远程监控模块包括FPGA、ARM、DC-DC电源单元;
FPGA通过总线与T/R组件的MCU连接,ARM与FPGA通过UART串口连接,FPGA连接散热风扇,并连接有柜体温度传感器、总功率检波器,温度传感器设于功放柜体内,用于获取功放柜体内的温度数据,总功率检波器连接监测网络,用于获取监测网络合成后的总功率数据;
DC-DC电源单元与电源模块、FPGA、ARM连接,用于将电源模块输入DC电源转换后为FPGA和ARM供电;
ARM连接交换机,用于通过交换机、通讯网络服务器与上位机监控平台通讯;
FPGA用于采集散热风扇转速数据、柜体温度传感器获取的放机柜内温度数据、DC-DC电源单元状态数据、总功率检测器获取的总功率数据、以及MCU获取的发射前级与末级的功率、温度、漏极电流电压、栅极电流电压,和接收前级与末级的功率、温度、漏极电流电压、栅极电流电压,并通过ARM经交换机、通讯网络服务器上报上位机监控平台,并根据上位机监控平台经通讯网络服务器、交换机发送至ARM的控制指令,对DC-DC电源单元、散热风扇、T/R组件进行控制。
5.根据权利要求4所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,ARM通过2路422通讯线路连接有开关按键和指令按键,开关按键和指令按键设在功放机柜上,开关按键用于提供在功放机柜处的主动开关控制功能,指令按键用于提供在功放机柜处的主动指令输入功能。
6.根据权利要求4所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,ARM通过SPI通讯线路分别连接有LED指示灯、LED显示屏、FLASH存储;
FLASH存储用于缓存FPGA采集的各类数据,以及上位机监控平台发送的控制指令;
LED显示屏用于显示FPGA采集的各类数据;
LED指示灯包括至少两种颜色光源,用于根据FPGA的指示控制信号进行其中一种颜色光源发光,所述指示控制信号是FPGA根据采集的各类数据,分别与各类数据对应的预设阈值相比后生成的。
7.根据权利要求1所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,每个功放机柜包括24个T/R组件,监测网络用于实现1/24的等幅相位合成网络。
8.根据权利要求7所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,功放机柜包括柜体(1),柜体(1)包括侧板(11)、前板(12)、顶板(13)、后板(14)、底板,侧板(11)、前板(12)、顶板(13)、后板(14)均具有镂空的通风孔;
前板(12)上装配有3个自上而下间隔设置的装配架(2),底板上设有自下而上依次设有第三装配壳(7)、第二装配壳(6)、第一装配壳(5),第一装配壳(5)与最下方的装配架(2)具有间距;
装配架(2)、第三装配壳(7)、第二装配壳(6)、第一装配壳(5)与后板(14)之间的间隔形成散热通道(15);
监测网络设于第三装配壳(7)内,智能远程监控模块设于第二装配壳(6)内,电源模块设于第一装配壳(5)内;
每个装配架(2)内装配有8个T/R模块(3),T/R模块(3)包括T/R组件;
装配架(2)包括上下间隔设置的上架(21)和下架(22),上架(21)和下架(22)均贯通的流通孔(24),上架(21)底面及下架(22)顶面对应设置有卡槽(23),T/R模块(3)设于卡槽(23)内;
最下方的装配架(2)的下架(22)下方预定间隙处设有一支撑板(45),支撑板(45)连接于前板(12),装配架(2)之间间隔处以及最下方的装配架(2)底部均设有倾斜导风板(42)和散热风扇组件(4),倾斜导风板(42)上端连接于装配架(2)的下架(22)朝向后板(14)的一端,位于装配架(2)之间间隔处的倾斜导风板(42),其下端连接到间隔处下方的装配架(2)的上架(21)朝向前板(12)的一端,位于最下方的装配架(2)底部的倾斜导风板(42),其下端连接到支撑板(45)朝向前板(12)的一端,散热风扇组件(4)位于倾斜导风板(42)下端处,散热风扇组件(4)包括若干散热风扇,散热风扇设于镂空板(44)上,镂空板(44)倾斜设于支板(43)上,位于装配架(2)之间间隔处的散热风扇组件(4),其支板(43)设置在间隔处下方的装配架(2)的上架(21)上,位于最下方的装配架(2)底部的散热风扇组件(4),其支板(43)设置在支撑板(45)上,散热风扇组件(4)背部预定间距处设有通风板(41),通风板(41)连接前板(12)。
9.根据权利要求8所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,T/R模块(3)包括散热板(31)、设于散热板(31)一面的T/R组件、设于散热板(31)另一面的翅片散热器(32)和组件风扇(33),组件风扇(33)朝向翅片散热器(32)设置且组件风扇(33)出风方向与翅片散热器(32)的翅片平行设置,翅片散热器(32)由供电单元供电。
10.根据权利要求8所述的基于远程智能控制的MST雷达末级收发系统,其特征在于,还包括1个接收机柜,接收机柜连接交换机,功放机柜有41个,接收机柜内设有80个接收组件。
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