1、大功率速調管高功放監控軟件的設計與實現摘要：大功率速調管高功放運行于高壓環境，組成復雜需要冷卻散熱。由于其輸出功率高并且調試困難，為了方便操作，避免高電壓、高功率誤操作造成人身傷害，專門開發了大功率速調管高功放監控軟件，對整個速調系統進行監控管理。所設計的軟件采用了模塊化方法，實現了對速調管高功放的工作參數監視、設置功率等功能，進行了設置功率穩定性拷機測試。實驗結果表明，該軟件運行可靠，操作簡便，輸出功率穩定性高，滿足了速調管高功放監控的設計要求。關鍵詞：速調管高功放；高電壓；高功率0引言大功率速調管高功放硬件由冷卻系統設備、高壓電源系統設備、大功率微波合成網絡、控保電路、大功率速調管等設備組

2、成。它主要放大射頻小信號，通過衛星天線輸出高達數十千瓦的功率。大功率速調管高功放監控軟件（以下簡稱監控軟件）主要完成對冷卻設備、高壓電源設備、控保電路等設備統一監控和管理，同時完成大功率的輸出控制功能。速調管高功放輸出功率高達數十千瓦，速調管只有中間段功率輸出線性而兩端功率輸出非線性，因此設置輸出功率是一大難點。另外，監控軟件設計需要考慮抗高壓電源開關機及冷卻系統壓縮機頻繁啟動對監控系統造成的干擾。1監控軟件設計監控軟件控制和監視參數信息量大，執行的控制命令多達二十多條，監視的參數和狀態信息達八十多項。BorlandC+6.0快速開發工具由于開發界面比較方便，采用BorlandC+6.0進行監

3、控軟件開發。監控軟件主要控制冷卻子系統、電源子系統、控保電路等硬件設備，冷卻子系統、電源子系統基于PLC嵌入式軟件進行開發，它們分別通過串口和監控軟件進行通信。冷卻子系統的控制包括開/關機功能。電源子系統的控制主要包括輔電開/關機、高壓開/關機等。監控軟件主要監視冷卻子系統的風機和壓縮機的啟動和停止狀態、收集機、窗體波導、天線饋源等的流量信息和壓力信息等，同時監視電源子系統的高壓電源電壓、電流信息、溫度、故障信息等。速調管高功放監控要進行6路模擬電壓輸入、1路模擬電壓輸出控制、16路開關量輸入、16路開關量輸出等模擬量和開關量的采集控制。從成本、安裝空間、監控多方面進行考慮和比較，最終采用研華

4、工控機+PCI1710A/D卡+PCI1730I/O卡+PCI1612B多串口卡的控制方案。2監控軟件設計與實現監控軟件設計主要包括4個功能模塊：串口通信模塊、實時監測模塊、數據采集模塊、故障處理模塊。串口通信模塊主要完成監控軟件與冷卻系統、電源系統的串口通信功能。實時監測模塊完成監控軟件對冷卻系統、電源系統、射頻小信號監視、控制功能。故障處理模塊完成對冷卻系統、電源系統、射頻小信號的故障監視和處理。如圖2所示。串口通信模塊2串口通信模塊是速調管高功放監控軟件的重要模塊之一，速調管高功放監控軟件通過通信模塊對冷卻設備、電源設備進行監測和控制。冷卻子系統壓縮機和風機的頻繁啟動或停止、大功率水泵的

5、運行會對冷卻子系統的串口通信造成干擾，高壓電源的硬啟動或發生故障時的快速關斷，為解決對串口通信的干擾，監控軟件采用了光纖轉串口收發模塊與冷卻子系統和電源子系統進行串口通信。串口通信的開發有兩種，一種是采用WindowsAPI進行串口軟件開發，另一種是采用串口控件進行開發。采用WindowsAPI進行串口開發操作復雜，代碼量也較大，所以采用串口控件進行開發。串口控件有Microsoft提供的MSCOMM、研華公司的PCommPro等。監控軟件最終采用研華公司開發的PCommPro串口動態庫控件，簡化了串口的開發控制操作。另外要求冷卻系統、電源系統采用統一的串口通信協議，規定了多字節數據上報要遵循

6、低字節在前、高字節在后的原則。串口通信流程如圖3所示。采用BorlandC+Builder6.0開發語言，需要采取兩個步驟：(1)在頭文件中添加#include和#include“PComm.h”。在庫文件中添加“PCommb.lib”庫文件。實時監控模塊實時監控模塊主要完成電源設備、冷卻設備、小信號的控制和監視功能?？刂乒δ苤饕瓿衫鋮s設備的開關機控制、高壓電源設備的輔電開關機和高壓開關機控制、小信號單元的設置功率、ALC開閉環、射頻輸出開關控制功能。監視功能包括冷卻設備的流量、溫度、壓力、故障信息；電源設備的電壓、電流、溫度、故障信息；小信號故障信息、射頻開關信息等。實時監控模塊通過調用電

7、源設備的監視程序、冷卻設備的監視程序、射頻小信號的監視程序將各設備的參數和狀態顯示在主界面上。數據采集模塊數據采集模塊是速調管高功放監控軟件的核心模塊，主要包括模擬電壓、開關量的采集，通過研華的PCI1710、PCI1730板卡來實現，利用研華的板卡提供的動態庫函數對板卡進行控制。程序分別創建了模擬量和開關量的采集線程來完成數據采集。數據采集采用事件中斷方式進行采集。數據采集卡的使用主要包括打開設備、數據采集和關閉設備，其中數據采集是監控軟件的核心。模擬量的采集如圖4所示。故障處理模塊為保護大功率速調管高功放的安全，程序建立了故障監測線程。故障監測線程實時監測速調管高功放冷卻系統、高壓電源系統

8、、射頻小信號及控保電路的各種故障狀態，一旦發現有故障發生采取聲光告警，根據不同的故障采取不同的故障保護措施。如出現冷卻系統上報的一級流量告警、壓力高、壓力低、冷卻電源故障情況及電源系統上報的任何電源故障情況時，必須還要斷高壓。3程序設計中的難點及解決方法PCI1710模擬電壓數據的采集處理問題，研華板卡動態庫提高了兩種方法采集，一種是查詢采集，另一種是中斷方式采集。監控軟件最初采用了查詢采集電壓的方法，但是監控軟件同時有多個線程運行，導致發生了采集到的數據不變化的問題。后來改用了研華提供的多通道數據中斷采集方法，并采用了降低中斷采集的數據速率和事件同步的方法，在中斷產生后使用采集到的數據，確保

9、了采集到的模擬電壓的準確性。（2）設置輸出功率的準確性和穩定性問題，由于是速調管自身輸出功率的非線性，整個頻帶內輸出功率特點是高端和低端設置功率誤差較大，中間很窄一段頻帶設置功率較準確。設置功率前，監控軟件要預先存儲好輸出功率和輸出電壓的功率-電壓關系表，利用斜率的關系計算出每個電壓對應的功率，設置功率主要靠調整數控衰減器和模擬電調衰減器進行。在設置輸出功率時，輸出檢波電壓采集的準確性尤其重要，另外輸出功率和輸出檢波模擬電壓的功率-電壓關系表采集也需要準確，監控軟件對采集的輸出檢波電壓采用了軟件濾波、快速排序等方法確保采集電壓的準確性。另外程序采用漸進式方法調節數控衰減器設置功率，防止數控衰減

10、器設置造成功率的跳變過大，尤其高端時設置功率超過7000W以上有可能功率超出速調管承受范圍而損壞管道。監控軟件采用多次調節技術確保輸出功率的準確性，解決了以往只調節一次造成輸出功率不準的問題。4速調管高功放監控軟件技術創新點（1）監控軟件是基于研華工控機的監控系統，采用價格昂貴體積大的嵌入式工控機，降低了開發成本。（2）監控軟件數據按重要程度分頁顯示，重要參數和數據（如輸出功率、高壓電壓、冷卻開關機狀態、總故障等）在主界面顯示，其它如冷卻系統的流量參數、電源系統得電流參數、射頻小信號的參數、故障監視參數等參數顯示在不同界面。（3）具有故障告警處理功能，保證速調管和人身的安全。當監控軟件發現速調

11、管有故障發生時，主界面指示燈變紅色同時發出報警聲，并根據故障采取斷激勵或斷高壓的動作。當有功率輸出時，報警器主動報警提示速調管高功放有功率輸出。（4）速調管高功放操作自動化，由于速調管加斷電時鈦泵要抽真空，冷卻開機后要預熱15min才能加高壓，去高壓后要散熱15min才能關冷卻。監控軟件特設了一鍵加電和一鍵斷電操作按鈕，由程序自動控制速調管的加電操作和斷電操作。5結語根據大功率速調管高功放監測的需求，需要設計并實現大功率速調管高功放監控軟件。監控軟件改進了輸出功率的設置方法，提高了輸出功率的準確度和穩定性，具有一鍵開關機操作功能，自動化水平高。該監控軟件經在某工程上長時間的運行測試，運行穩定、設置功率快速準確，能實時監測速調管高功放的狀態和參數。參考文獻：1胡文金.計算機測控應用技術M.重慶：重慶大學出版社，2003.李貴山.Vis