ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использована для контроля параметров и электрического монтажа радиоэлектронных приборов, например, усилителей мощности СВЧ-сигналов БПЛА.
За прототип принят программно-аппаратный комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур по патенту РФ на ПМ №129281, 2013 г., МПК G06F 17/00 G06F 15/46, 1978 г., опубл. 20.06.2013 г., Бюл. №17.
)
Комплекс - прототип содержит рабочую станцию, блок внешнего питания с автоматическим выключателем и устройством контроля пробоя изоляции (модулем контроля пробоя изоляции∗, ∗ - название в заявляемом комплексе), программируемый источник тока и напряжения, блок коммутации с микропроцессорным контроллером (микропроцессорный контроллер∗) и блок измерительный с вольтметром (цифровой мультиметр∗).
Комплекс - прототип позволяет производить автоматизированный функциональный контроль электрического монтажа жгутов и кабельных соединителей блоков, приборов и комплексов, в которых используется объемный или печатный монтаж, но при этом имеет недостаток - невозможность контроля также и параметров, например усилителя мощности СВЧ-сигнала БПЛА, а именно уровня выходной мощности и фронтов импульса СВЧ-сигнала, а также анализа боковых составляющих СВЧ-сигнала.
Решаемой задачей является расширение функциональных возможностей путем обеспечения контроля параметров работы усилителя мощности СВЧ-сигнала БПЛА.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в программно-аппаратном комплексе автоматизированного функционального контроля усилителя мощности СВЧ-сигнала БПЛА, содержащим, соединенные между собой и с контролируемым УМ электрическими жгутами и кабельными соединителями, рабочую станцию (РС), блок внешнего питания (БВП) с модулем контроля пробоя изоляции (МКПИ) и автоматическим выключателем (АВ), программируемый источник тока и напряжения (ПИТН), микропроцессорный контроллер (МК) и цифровой мультиметр (ЦМ), в состав введены, соединенные между собой и с контролируемым УМ волноводным трактом (ВТ), генератор импульсов СВЧ-сигнала (ГИ), направленный ответвитель СВЧ-сигнала (НО), анализатор спектра СВЧ-сигнала (АС), цифровой аттенюатор СВЧ-сигнала (ЦА) и детектор мощности СВЧ-сигнала (ДМ), при этом первый вход-выход РС соединен со входом-выходом МК, первый выход которого соединен со входом ЦМ, а его второй выход - с третьим входом УМ, второй вход-выход РС соединен со входом-выходом ЦМ, выход которого соединен со вторым входом УМ, третий вход-выход РС соединен со входом-выходом ГИ, выход которого соединен с первым входом УМ, четвертый вход-выход РС соединен со входом-выходом АС, пятый вход-выход РС соединен со входом-выходом ДМ, шестой вход-выход РС соединен со входом-выходом БВП, выход которого соединен со входом ПИТН, седьмой вход-выход РС соединен со входом-выходом ПИНТ, первый выход которого соединен с четвертым входом УМ, а его второй выход - со входом МК, выход УМ соединен со входом НО, первый выход которого соединен со входом ЦА, а его второй выход - со входом АС, и выход ЦА соединен со входом ДМ.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется функциональной схемой, где:
1 - рабочая станция (РС),
2 - блок внешнего питания (БВП),
3 - модуль контроля пробоя изоляции (МКПИ),
4 - автоматический выключатель (АВ),
5 - программируемый источник тока и напряжения (ПИТН),
6 - микропроцессорный контроллер (МК),
7 - цифровой мультиметр (ЦМ),
8 - генератор импульсов СВЧ-сигнала (ГИ),
9 - программно-аппаратный комплекс автоматизированного функционального контроля усилителя мощности СВЧ-сигнала БПЛА (УМ),
10 - направленный ответвитель (НО),
11 - анализатор спектра СВЧ - сигнала (АС),
12 - цифровой аттенюатор СВЧ - сигнала (ЦА),
13 - детектор мощности СВЧ - сигнала (ДМ),
14 - волноводный тракт (ВТ).
Описание блоков (составных частей) программно - аппаратного комплекса автоматизированного функционального контроля усилителя мощности СВЧ - сигнала БПЛА
)
Рабочая станция (РС) 1 представляет собой персональную ЭВМ с принтером и монитором∗∗ (∗∗ на схеме не показаны) и предназначена для формирования сигналов управления микропроцессорного контроллера (МК) 6, производства анализа результатов измерений, их индикации и распечатки, управления измерительными приборами, обеспечения интерфейса с пользователем посредством программного обеспечения, а также для хранения протоколов измерения.
Блок внешнего питания (БВП) 2 предназначен для распределения сетевого напряжения ~220 В, 50 Гц по составным частям комплекса, для защиты от поражений электрическим током, работающего с комплексом персонала, в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи ~220 В на корпус∗∗ в блоке установлен модуль контроля пробоя изоляции (МКПИ) 3, а также автоматический выключатель (АВ) 4 для защиты от короткого замыкания и перегрузки.
Программируемый источник тока и напряжения (ПИТН) 5 предназначен для формирования напряжений +6 В, +12 В и +32 В для обеспечения электрических режимов работы МК 6 и контролируемого усилителя мощности СВЧ-сигнала (УМ) 9.
Микропроцессорный контроллер (МК) 6 предназначен для управления контролируемым УМ 9, получения от него (через PC 1) диагностической информации о напряжениях внутренних источников питания∗∗, выходной мощности, коэффициента стоячей волны (КСВН) на выходе и температуры.
Цифровой мультиметр (ЦМ) 7 предназначен для измерения параметров контролируемого УМ 9, передачи этих измерений в виде цифрового кода с выхода соответствующего порта PC 1 для дальнейшего анализа и обратной передачи в порт ЦМ 7 для управления режимом его работы.
Генератор импульсов СВЧ-сигнала (ГИ) 8 предназначен для генерирования СВЧ-сигналов и передачи их контролируемому УМ 9.
Направленный ответвитель (НО) 10 представляет собой часть волноводного тракта (ВТ) 14 и предназначен для отбора небольшой части мощности сигнала от проверяемого изделия на анализатор спектра СВЧ-сигнала (АС) Непредназначенный для анализа боковых составляющих усиленного СВЧ-сигнала.
Цифровой аттенюатор СВЧ-сигнала (ЦА) 12 предназначен для регулировки (снижения) уровня мощности СВЧ-сигнала от контролируемого УМ 9 с целью обеспечения возможности (адаптации) измерения выходной мощности и измерения длительности фронтов импульса выходного СВЧ-сигнала детектором мощности СВЧ-сигнала (ДМ) 13.
Комплекс выполнен в виде стойки приборной (шкафа) с расположенными в ней по этажам блоками (составными частями). Блоки (составные части) выполнены в виде отдельных законченных конструктивов и соединены между собой и с контролируемым УМ электрическими жгутами∗∗, кабельными соединителями∗∗ и ВТ 14, при этом одноименные блоки комплекса взаимозаменяемы.
Работа с программно-аппаратным комплексом автоматизированного функционального контроля усилителя мощности СВЧ-сигнала БПЛА
Соединяют блоки (составные части) комплекса между собой посредством электрических жгутов∗∗, кабельных соединителей∗∗ и ВТ 14 в соответствии с функциональной схемой. При этом, первый вход-выход PC 1 соединяют со входом - выходом МК 6, первый выход которого соединяют со входом ЦМ 7, а его второй выход - с третьим входом УМ 9, второй вход-выход PC 1 соединяют со входом-выходом ЦМ 7, выход которого соединяют со вторым входом УМ 9, третий вход-выход РС 1 соединяют со входом-выходом ГИ 8, выход которого соединяют с первым входом УМ 9, четвертый вход-выход РС 1 соединяют со входом-выходом АС 11, пятый вход-выход РС 1 соединяют со входом-выходом ДМ 13, шестой вход-выход РС 1 соединяют со входом-выходом БВП 2, выход которого соединяют со входом ПИТН 5, седьмой вход-выход РС 1 соединяют со входом-выходом ПИНТ 5, первый выход которого соединяют с четвертым входом УМ 9, а его второй выход - со входом МК 6, выход УМ 9 соединяют со входом НО 10, первый выход которого соединяют со входом ЦА 12, а его второй выход - со входом АС 11, и выход ЦА 12 соединяют со входом ДМ 13.
Затем подключают БВП 2 к сети ~220 В, 50 Гц и включают РС 1, загружают операционную систему и запускают программу самотестирования комплекса, при этом МКПИ 3 обеспечивает защиту, работающего с комплексом персонала, от поражений электрическим током в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи ~220 В на корпус∗∗ БВП 2, а АВ 4 - защиту от короткого замыкания и перегрузки.
После загрузки операционной системы и самотестирования PC 1 формирует сигналы управления ПИНТ 5, МК 6, ЦМ 7, ГИ 8, АС 11 и ДМ 13.
БВП 2 распределяет сетевое напряжение ~220 В, 50 Гц по блокам (составным частям) комплекса, МКПИ 3 обеспечивает защиту от поражений электрическим током, работающего с комплексом персонала, в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи ~220 В на корпус∗∗, а автоматический выключатель (АВ) 4 - защиту от короткого замыкания и перегрузки.
ПИТН 5 формирует напряжение +6 В, +12 В и +32 В и обеспечивает электрические режимы работы МК 6 и контролируемого УМ 9.
МК 6 управляет контролируемым УМ 9 и получает от него (через PC 1) диагностическую информацию о напряжениях внутренних источников питания∗∗, выходной мощности, коэффициента стоячей волны (КСВН) на выходе и температуры.
ЦМ 7 измеряет параметры контролируемого УМ 9, передает результаты этих измерений в виде цифрового кода с выхода соответствующего порта PC 1 для дальнейшего анализа и обратной передачи в порт ЦМ 7 для управления режимом его работы.
Функционирование и управление контролируемым УМ 9 обеспечивает PC 1 посредством ПИНТ 5, МК 6 и ЦМ 7, а также ГИ 8, генерирующим СВЧ-сигналы для УМ 9.
Небольшая часть мощности СВЧ-сигнала от УМ 9 через НО 10 поступает в АС 1, который анализирует боковые составляющие усиленного СВЧ-сигнала и передает их РС 1, а большая часть мощности СВЧ-сигнала от УМ 9 поступает через, регулирующий ЦА 12 в ДМ 13, который измеряет уровень импульсной выходной мощности и фронты импульса СВЧ-сигнала и передает их РС 1 для производства анализа результатов контроля (в т.ч. и от АС 11), их индикации и распечатки, обеспечения интерфейса с пользователем посредством программного обеспечения, а также для хранения протоколов измерений.
Программа комплекса позволяет производить:
- самодиагностику;
- контроль (испытание) различных электротехнических изделий, с возможностью выдачи данных на печатающее устройство (принтер) PC 1;
- ввод паспортных данных на контролируемое изделие.
Комплекс предназначен для проведения контроля параметров, включающих следующие проверки:
- соответствие монтажа изделия электромонтажному чертежу и контроль сообщений электрических цепей;
- правильность функционирования изделия при подаче на него номинального напряжения питания (32±1,0) В
- потребляемый изделием ток;
- выходную импульсную мощность изделия, напряжений внутренних источников питания (Усилителя мощности СВЧ-сигнала), коэффициента стоячей волны (КСВН) на выходе и температуры;
- длительность фронтов импульса выходного сигнала;
- измерение изменение выходной импульсной мощности изделия в зависимости от уровня входного сигнала;
- спектральную составляющую выходного сигнала изделия;
- измерение уровней контрольных сигналов изделия.
Технические данные комплекса:
- максимальная измеряемая мощность СВЧ сигнала 100 Вт;
- максимальный уровень входного сигнала усилителя мощности 20 dBm;
- силовое питание усилителя мощности до 40 В;
- первичное напряжение электропитания 220 В, частота 50 Гц;
- ток, потребляемый комплексом по цепи 220 В, 50 Гц не более 2,5 А;
- комплекс нормально функционирует в течение 16 часов при подаче на него напряжения питания и сигналов управления;
- комплекс сохраняет параметры при изменении напряжения источника питания 220 В ± 10%, 50 Гц;
- масса комплекса (75±10%) кг;
- назначенный срок службы и хранения комплекса 5 лет.
Технический результат от использования полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения контроля параметров работы усилителя мощности СВЧ-сигнала БПЛА.
Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно введением, соединенных между собой и с контролируемым УМ волноводным трактом (ВТ), генератора импульсов СВЧ-сигнала (ГИ), направленного ответвителя СВЧ-сигнала (НО), анализатора спектра СВЧ-сигнала (АС), цифрового аттенюатора СВЧ-сигнала (ЦА) и детектора мощности СВЧ-сигнала (ДМ).
Представленные описание и функциональная схема заявляемого комплекса позволяют, применяя существующие материалы и унифицированные покупные комплектующие изделия изготовить его промышленным способом и использовать для автоматизированного функционального контроля параметров усилителя мощности СВЧ-сигнала беспилотного летательного аппарата.