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三相綜合移相器的預設以及成功

1概述。
　　三相綜合移相器的預設以及成功微波模塊，其研制開發要貫徹虛擬儀器思想，將硬件電路力求以軟件方式實現，一直是國內外研究的課題。國外研制VXI微波信號源已積累了很成熟的經驗，如Agilent公司，Racal公司已研制和推出了多種VXI微波信號源。并且性能好，功能多，頻帶寬（10MHz～20GHz），但是價格非常昂貴（4～5萬美金），對于在測試系統中使用時顯得過于浪費，而且往往受到經費的限制。國內對于微波信號源有臺式，PC卡式，目前暫時還沒有VXI微波信號源模塊產品。
　　本課題研制的VXI微波信號源是VXI系統中一個典型的模塊，在設計上它不僅保留了傳統臺式微波信號源所具有的各種功能，而且可以由計算機直接控制，可以很方便地與VXI總線測試系統集成，*大限度的發揮計算機和微電子技術在當今測試領域中的應用，具有廣闊的發展前景。
　　2硬件結構。
　　VXI總線微波信號源模塊，是C尺寸，單槽，基于FPGA的，寄存器基A16/D16器件，由VXIbus寄存器基接口電路和微波信號源功能電路兩大部分組成。模塊整體結構。
　　2.1接口電路。
　　三相綜合移相器的預設以及成功基接口電路主要包括：總線緩沖驅動，尋址和譯碼電路，數據傳輸應答狀態機，配置及操作寄存器組四個部分。
　　總線緩沖驅動完成對VXI背板總線中的數據線，地址線和控制線的緩沖接收或驅動，以滿足VXI規范信號的要求；尋址和譯碼電路部分對地址線及地址修改線進行譯碼。當器件被尋址時，接收地址線及地址修改線上的地址信息，并將其與本模塊上硬件地址設置的邏輯地址相比較，VXIbus系統為每一個VXI模塊分配0～255（00H～FFH）其中之一的**邏輯地址。如果相等，該器件被尋址選通，接著其結果被送往下**譯碼控制，選中模塊在16位地址空間的寄存器；數據傳輸應答狀態機部分對VXI背板總線中的控制信號進行組態，為標準數據傳輸周期提供時序及控制信號。在進行數據傳輸時，系統控制者首先對模塊進行尋址。當模塊檢測到地址匹配及各控制線有效后，驅動DTACK*為低電平，以此向總線控制者確認已經將數據放置在數據總線上（讀周期）或已經成功地接收到數據（寫周期）；配置及操作寄存器組部分實現VXI總線標準規范對寄存器基器件所提出的要求，包括基本配置寄存器（識別，器件類型，狀態與控制）以及與功能電路相關的操作寄存器組。在微波信號源模塊的設計中，與功能電路D/A轉換相關的只寫寄存器，用于給D/A轉換傳送數據及控制信號。與功能電路中數字電位器相關的寄存器，用于給數字電位器傳送控制信號。
　　接口電路中的四個部分除總線緩沖驅動采用74ALS245芯片來實現外，其余部分都可以用FPGA來實現。采用一片FLEX10K芯片EPF10K20RC208-3和一片EPROM芯片EPC1441P8，利用相應軟件MAX PLUSⅡ來進行設計與實現。
　　2.2功能電路。
　　三相綜合移相器的預設以及成功功能電路主要包括：D/A轉換電路，放大處理電劉才斌：講師路，繼電器開關，VCO和電調衰減器四個部分。
　　根據設計要求，采用高精度的D/A轉換芯片，讀取VXI接口電路"操作寄存器組"送來的控制信號，地址與數據，將數字數據信號轉換為模擬電壓信號，后接運算放大器，分兩路輸出：一路以陰隨器輸出，用于控制VCO，從而控制微波信號源的輸出頻率；另一路以三極管射隨器輸出，用于控制電調衰減器，從而控制微波信號源的輸出功率。D/A和接口之間的數據傳輸必須遵守VXI總線標準規范。
　　在運算放大電路中采用兩個非易失數控電位器，VXI接口電路"操作寄存器組"送來的控制信號與數字電位器的控制端相接，控制其滑動端的位置，來改變接入電路中電阻阻值的大小，從而改變運算放大器的放大倍數，對微波信號源輸出的頻率帶寬和功率范圍進行有效控制。通過軟件程序，可直接在軟面板上用鼠標點擊，對頻率帶寬和功率范圍進行調整。
　　該功能模塊要求有四個波段頻率，三種調制方式，這由繼電器開關來實現。各個繼電器如何動作，由接口電路"控制寄存器"送來的數字信號進行控制。并把當前的狀態回送到接口電路"狀態寄存器"，在虛擬儀器軟面板上顯現出來。
　　所設計的四個波段頻率范圍：2600MHz 300MHz，6780MHz 200MHz，9370MHz 300MHz，10500MHz 200MHz，由三個繼電器來進行控制轉換。直接在軟面板上進行波段選擇和頻率設置，通過執行編好的軟件，即可輸出所需要的波段頻率；三種調制方式是對微波信號進行幅度調制：連續波方式是不加調制信號的狀態，內調制方式所加的是模塊本身產生的1KHz調制信號，外調制方式時可以加入各種外接信號對它進行幅度調制。由兩個繼電器來控制，可直接在軟面板上進行操作。
　　VCO和電調衰減器密封屏蔽在一個盒里，向外伸出其控制端。壓控振蕩器（VCO），其振蕩頻率受電壓的控制；電調衰減器，其衰減量受電壓的控制。
　　3三相綜合移相器的預設以及成功。
　　該模塊的驅動程序和軟面板的設計均在Lab-Windows/CVI環境中完成。LabWindows/CVI是一個C程序員的軟件開發系統，它有一個開發儀器控制和采集函數庫和程序的交互式環境，提供了豐富的程序開發，儀器驅動的工具集，有很強大的代碼自動生成功能。
　　3.1模塊驅動程序設計。
　　在LabWindows/CVI環境下，編制微波信號源模塊的驅動程序，主要是部件函數的編制和動態鏈接庫的生成。
　　按照VPP儀器驅動程序的內部設計模型要求，對于任何儀器，都應有函數樹面板，包括初始化，關閉，錯誤信息，錯誤查詢以及功能函數。規劃出微波信號源模塊的函數樹，設計出模塊驅動程序軟件流程。按照驅動程序軟件流程，模塊上電復位后，先進行接口初始化。然后進行模塊自檢，自檢通過后，模塊已準備好與VXI總線進行通訊。模塊驅動程序軟件流程。
　　編寫儀器驅動的函數代碼是設計儀器驅動程序的核心工作，如果前期的函數樹規劃工作做得完全，細致，這一部分的工作難度將大大降低。在本模塊設計中，編寫出了儀器驅動的函數代碼，完成了為用戶提供的各個函數的定義。
　　3.2模塊儀器軟面板設計。
　　隨儀器驅動程序一同發布的還有儀器軟面板，它為用戶提供了交互式操作儀器的圖形接口，取代了傳統的臺式儀器的前面板，在計算機屏幕上顯示出用于控制儀器的各種按鍵，旋鈕和儀器的輸出信息，用鼠標和鍵盤進行操作。軟面板有兩個功能：一是在系統集成初始化時，用于檢驗儀器通信和修改儀器操作，幫助用戶檢查系統的通訊接口和儀器是否配置正確，能否正常工作；二是在系統集成完成時，又可用于實現儀器功能，并能幫助用戶理解和熟悉儀器特性。
　　儀器軟面板是一個可獨立運行的WINDOWS應用程序，VPP規范對于軟面板的開發也做出了一系列的要求。按照VPP的規定，軟面板是標準的可執行文件，不依賴于任何編程環境。
　　LabWindows/CVI環境提供了很強大的界面設計能力，能提供給用戶一個界面友好，功能強大的應用程序。給出了微波信號源模塊的軟面板，滿足新型儀器設備的面板設計要求。在本模塊設計中，采用回調函數處理用戶事件，編制并且給出了軟面板上所有控件的回調函數代碼。本模塊儀器軟面板如圖3所示。
　　4三相綜合移相器的預設以及成功。
　　4.1集成度高。
　　采用FPGA后，使接口電路的設計大大簡化了，這就可以將主要精力集中在具體的功能實現上，縮短了模塊的研發周期。實踐證明，采用FPGA技術可實現高靈活性的VXI總線硬件接口電路，并能大大減少接口電路所占的印刷板空間，且具有良好的通用性。它提高了VXI總線虛擬儀器系統的集成度和可靠性，電路調試手段靈活，工作效率得到了很大提高。
　　4.2界面友好。
　　VXI微波信號源模塊作為一種虛擬儀器，要求提供給用戶一個界面友好，功能強大的應用程序。在LabWindows/CVI環境下，設計出了模塊儀器軟面板，它取代了傳統的臺式儀器的前面板，通常稱其為虛擬面板。用鼠標和鍵盤操作起來非常方便，就象操作自己定義，自己設計的一臺傳統儀器一樣。真正實現了"軟件就是儀器".4.3設計合理。
　　本模塊的整體結構由接口電路和功能電路兩大塊組成，這兩大塊之間既相互聯系，又相對獨立，結構設計非常合理。其接口電路可移植性很強，可以用到其他VXI模塊的開發上，只需要在用FPGA實現時，對MAX PLUSⅡ設計的電路進行修改就可以了，其印刷板硬件電路不用更改。另外，為了提高電路的抗干擾能力，對各波段VCO和電調衰減器進行密封屏蔽，在PCB板設計時提供VCC和GND平面。
　　經實際運行證明，本模塊設計合理，操控簡便，配置靈活，工作穩定，性能可靠，是通用自動測試系統中不可缺少的高性能微波信號源模塊，成功實現了對雷達跟蹤能力和接收機靈敏度的自動檢測。

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三相綜合移相器的預設以及成功

多功能微機繼電保護測試儀，多功能型鉗形接地電阻儀，手持全自動變比測試儀，發電機水內冷直流高壓發生器，無線高壓變比測試儀，漏電流監控記錄儀，三相相序表，非接觸型檢相器