CN202395751U - 铁氧体移相器数字化控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种铁氧体移相器数字化控制电路，其包括MCU、复位脉冲信号、置位脉冲发生器以及驱动电路；MCU接收雷达总的波束指向角的值，并根据总的波束指向角计算出移相器的相位角，输出至置位脉冲发生器中；驱动电路由复位开关电路和置位开关电路组成；复位开关电路中包括复位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的复位线包；置位开关电路中包括置位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的置位线包；置位脉冲发生器向置位开关电路中输出置位脉冲信号，复位开关电路接收复位脉冲信号，分别控制复位线包和置位线包的通电时间，进而以实现对铁氧体移相器的不同移相角度的控制。

Description

铁氧体移相器数字化控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术专用设备中铁氧体移相器控制设备技术领域，特别是一种铁氧体移相器数字化控制电路。 

背景技术

铁氧体移相器控制电路一直是用模拟电路的DA变换器、运算放大器等电路组成，这种电路是一种线性电路，工作点随环境变化而变化，这种电路是由计算机把要移相角度数输入到寄存器，寄存器的输出控制DA变换器，DA变换器的输出变成电压值，由电压的高低决定了铁氧体移相器的移相角度。但是由于线性电路工作点随温度的变化而变化，导致变换出相位角度也不稳定。 

发明内容

本实用新型提供一种铁氧体移相器数字化控制电路，其由脉冲的宽度决定铁氧体的移相角度，通过对脉冲宽度的控制，实现移相器控制的稳定性。 

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种铁氧体移相器数字化控制电路，包括MCU、复位脉冲信号、置位脉冲发生器以及驱动电路；其中， 

MCU接收雷达总的波束指向角的值，并根据总的波束指向角计算出移相器的相位角，输出至置位脉冲发生器中；

置位脉冲发生器包括延时电路单元、触发器单元、门电路单元、计数器单元、寄存器单元和符合电路单元；触发器单元的输出端连接门电路的其中一个信号输入端，同时可输出置位脉冲信号；门电路的另一个信号输入端连接外部振源，信号输出端输出脉冲信号至计数器单元；计数器单元计算出脉冲的个数，并输出至符合电路的其中一个信号输入端；所述移相器的相位角经寄存器寄存后输出至符合电路的另一个信号输入端；延时电路的输入端接收TTL型复位脉冲，输出端连接触发器的其中一个输入端，触发器的另一个输入端连接符合电路的输出端；

驱动电路由复位开关电路和置位开关电路组成；复位开关电路中包括复位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的复位线包；复位导通开关的控制输入端接收复位脉冲信号，信号输出端接地，复位线包的两端分别连接复位导通开关的信号输入端和直流电源；置位开关电路中包括置位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的置位线包；置位导通开关的控制输入端接收置位脉冲发生器输出的置位脉冲信号，信号输出端接地，置位线包的两端分别连接置位导通开关的信号输入端和直流电源。

优选的，本实用新型中所述MCU采用单片机，可选用现有技术中的单片机产品。在应用时，单片机在接收雷达总的波束指向角的同时，还可根据需要在雷达系统中增设显示模块，由单片机向雷达系统发送移相器当前状态信息，并通过显示模块进行显示，使得移相器的工作过程更加直观。 

优选的，本实用新型中所述置位脉冲发生器采用现有技术中的CPLD芯片，可根据置位脉冲发生器的逻辑关系进行编程，具体程序依据现有成熟软件编程技术实现。 

进一步的，本实用新型中所述门电路连接的外部振源频率为10MHZ。10MHZ的信号源通过门电路再输出至计数器可分频出各种需要的时钟，如置位脉冲。置位脉冲与寄存器输出的本移相器的移相角值经符合电路后输出驱动电路所需的置位脉冲信号。符合电路根据现有符合电路技术搭建。 

进一步的，本实用新型所述复位脉冲信号与置位脉冲信号之间相隔20μs，这个时间间隔是由铁氧体决定的，具体可通过CPLD编程实现。 

本实用新型中延时电路输入端的TTL型复位脉冲可由现有的外部电路提供。驱动电路中所需的复位脉冲信号可通过CPLD芯片中的计数器输出，其为一个具有驱动负载的脉冲信号，也可以通过外部电路提供，此外部电路可参考现有技术搭建。 

优选的，本实用新型中置位脉冲信号是根据MCU计算出的相位角，并经过置位脉冲发生器最终得到的，其宽度范围为0-25μs。 

优选的，本实用新型的复位开关电路中，复位导通开关为三极管，三极管的基极即为控制输入端，通过一个1K欧姆的电阻接收复位脉冲信号；三极管的集电极即为信号输入端；三极管的发射机即为信号输出端，通过一个0.1欧姆的电阻接地。 

优选的，本实用新型的置位开关电路中，置位导通开关为三极管，三极管的基极即为控制输入端，通过一个1K欧姆的电阻接收置位脉冲信号；三极管的集电极即为信号输入端；三极管的发射机即为信号输出端，通过一个0.1欧姆的电阻接地。 

复位导通开关以及置位导通开关也可选用其它现有的开关元器件，如光耦、继电器等。 

本实用新型的有益效果为：采用本实用新型的控制电路，可使的对铁氧体棒的技术要求降低，从而提高铁氧体棒的成品率，降低设备的成本；同时由于数字电路具有高可靠性、高一致性，因此整体设备的可靠性也提高了；再由于不需要进行温度补偿，简化了控制，提高了效率。移相器是相控阵雷达中不可缺少的元件，相控阵雷达是靠整个阵面各个移相器的相位不同，在空间形成一个波束，去扑获目标；改善移相器的性能，就改善了雷达的性能。具体实践证明，即使在整个雷达中使用1380个移相器，也都稳定可靠；在雷达工作之前，检查每个移相器是否工作正常只需要3分钟，非常快捷。 

附图说明

图1所示为本实用新型结构示意图； 

图2所示为置位脉冲信号产生逻辑原理图；

图3所示为驱动电路原理图；

图4所示为采用本实用新型的移相器磁滞回线图；

图5所示为复位脉冲信号与置位脉冲信号的时间关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式做进一步描述。 

结合图1至图3，本实用新型的铁氧体移相器数字化控制电路，包括MCU、复位脉冲信号、置位脉冲发生器4以及驱动电路5；其中， 

MCU接收雷达总的波束指向角6的值，并根据总的波束指向角6计算出移相器的相位角，输出至置位脉冲发生器4中；

置位脉冲发生器4包括延时电路单元、触发器单元、门电路单元、计数器单元、寄存器单元和符合电路单元；触发器单元的输出端连接门电路的其中一个信号输入端，同时可输出置位脉冲信号；门电路的另一个信号输入端连接10MHZ的外部振源，信号输出端输出脉冲信号至计数器单元；计数器单元计算出脉冲的个数，并输出至符合电路的其中一个信号输入端；所述移相器的相位角经寄存器寄存后输出至符合电路的另一个信号输入端；延时电路的输入端输入TTL型复位脉冲7，输出端连接触发器的其中一个输入端，触发器的另一个输入端连接符合电路的输出端；TTL型复位脉冲7由现有的外部TTL电平信号产生电路提供。

驱动电路由复位开关电路和置位开关电路组成；复位开关电路中包括复位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的复位线包2；复位导通开关为三极管，其基极通过一个1K欧姆的电阻接收复位脉冲信号；发射极通过一个0.1欧姆的电阻接地，复位线包的两端分别连接复位导通开关的集电极和直流电源；置位开关电路中包括置位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的置位线包3；置位导通开关为三极管，其基极通过一个1K欧姆的电阻接收置位脉冲信号，发射极通过一个0.1欧姆的电阻接地，置位线包的两端分别连接置位导通开关的集电极和直流电源。 

上述MCU即现有的单片机，在应用时，单片机在接收雷达总的波束指向角的同时，还可根据需要在雷达系统中增设显示模块，由单片机向雷达系统发送移相器当前状态信息8，并通过显示模块进行显示，使得移相器的工作过程更加直观。 

上述置位脉冲发生器采用现有技术中的CPLD芯片，可根据置位脉冲发生器的逻辑关系进行编程，具体程序依据现有成熟软件编程技术实现。复位脉冲信号也由CPLD芯片中的计数器分频得到，其脉冲宽度为40微秒。 

结合图3，当RESET信号来到时，K1开关管通导，在RESET脉宽内，复位线包2内流过高达9安培电流，在这个电流作用下，铁氧体棒磁化到零相位；延时20微秒后，SETOUT信号来到， 在置位线包3上流过磁化电流，电流的大小与SETOUT信号宽度成正比，即SETOUT信号宽度越宽，磁化的相位角也越大。 

本实用新型的工作原理可结合图4：在铁氧体的一个线包上加上一个较高的电压值，移相器的相位会回到零相位；在铁氧体的另一个线包加上一个电压值，它与相位曲线相交，得到一个相位值，加不同的电压值，相位曲线交点不同，得到不同相位值；也可以看成用不同的能量对铁氧体进行磁化，得到不同的相位，在这个理念基础上，我们用脉冲宽度控制了线包通电时间，脉冲越宽线包通电时间越长，铁氧体进行磁化的时间越长，从而得到不同的相位，移相器的移相角度由置位脉冲的宽度决定，而脉冲宽度用计数器计数脉冲个数来决定，逻辑关系如图2所示。 

从图4中可知，RESET信号（即复位信号）是一个固定宽度的信号（40μs）,加入这个信号后，移相器的相位回到零相位（即复位），在反方向加上一个SETOUT信号（置位）后，移相器被置在某个相位上，信号宽度越宽，被置的相位值越大，一般SETOUT信号为25μs时，相位值可到410多度。

结合图5，本实用新型所述复位脉冲信号与置位脉冲信号之间相隔20μs，这个时间间隔是由铁氧体决定的，具体可通过CPLD编程实现。另外置位脉冲信号是根据MCU计算出的相位角，并经过置位脉冲发生器最终得到的，其宽度范围为0-25μs。

本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。 

Claims (8)

1.一种铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，包括MCU、复位脉冲信号、置位脉冲发生器以及驱动电路；其中，

MCU接收雷达总的波束指向角的值，并根据总的波束指向角计算出移相器的相位角，输出至置位脉冲发生器中；

置位脉冲发生器包括延时电路单元、触发器单元、门电路单元、计数器单元、寄存器单元和符合电路单元；触发器单元的输出端连接门电路的其中一个信号输入端，同时可输出置位脉冲信号；门电路的另一个信号输入端连接外部振源，信号输出端输出脉冲信号至计数器单元；计数器单元计算出脉冲的个数，并输出至符合电路的其中一个信号输入端；所述移相器的相位角经寄存器寄存后输出至符合电路的另一个信号输入端；延时电路的输入端接收TTL型复位脉冲，输出端连接触发器的其中一个输入端，触发器的另一个输入端连接符合电路的输出端；

驱动电路由复位开关电路和置位开关电路组成；复位开关电路中包括复位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的复位线包；复位导通开关的控制输入端接收复位脉冲信号，信号输出端接地，复位线包的两端分别连接复位导通开关的信号输入端和直流电源；置位开关电路中包括置位导通开关以及缠绕于铁氧体外周的置位线包；置位导通开关的控制输入端接收置位脉冲发生器输出的置位脉冲信号，信号输出端接地，置位线包的两端分别连接置位导通开关的信号输入端和直流电源。

2.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，所述MCU采用单片机。

3.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，所述置位脉冲发生器采用CPLD芯片。

4.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，所述门电路连接的外部振源频率为10MHZ。

5.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，所述复位脉冲信号与置位脉冲信号之间相隔20μs。

6.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，置位脉冲信号的宽度范围为0-25μs。

7.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，复位开关电路中，复位导通开关为三极管，三极管的基极即为控制输入端，通过一个1K欧姆的电阻接收复位脉冲信号；三极管的集电极即为信号输入端；三极管的发射极即为信号输出端，通过一个0.1欧姆的电阻接地。

8.根据权利要求1所述的铁氧体移相器数字化控制电路，其特征是，置位开关电路中，置位导通开关为三极管，三极管的基极即为控制输入端，通过一个1K欧姆的电阻接收置位脉冲信号；三极管的集电极即为信号输入端；三极管的发射极即为信号输出端，通过一个0.1欧姆的电阻接地。

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