MT8816芯片在短波通信装备维修训练系统中的运用*

赵 鹏 陈 斌

(海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)



MT8816芯片在短波通信装备维修训练系统中的运用*

赵 鹏 陈 斌

(海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)

新技术的发展使得通信装备越来越复杂，维修困难度越来越高。论文通过开关阵列芯片MT8816设计一套短波通信装备维修训练系统，该系统结合新形势下专业维修训练的需要，有效地提升了维修人员的专业技能。具体介绍了硬件设计方案和系统的功能设计，充分利用了交换矩阵高可靠性的特点，在充分掌握该器件原理特性的基础上，采用两片交换矩阵级联的方式，发挥芯片控制电路简单，功耗低，响应时间短的优势，电路实现简单，技术已经在实用中获得了成功。

交换矩阵; 维修训练; 短波通信

Class Number TN914

1 引言

随着现代电子技术的飞速发展，一些短波通信装备系统的规模和复杂程度迅速增加，装备技术越来越先进、性能越来越优良，这也带来了结构复杂、维修保障困难的现实难题。并且以实装维修训练和考评为主的训练方式与手段容易造成装备的人为故障，难以保证训练效果，不能满足训练的需求[1]。因此为了结合新形势下专业维修训练的需要，改变实装训练所带来了的巨大风险，本文给出了一种基于交换矩阵的短波通信装备维修训练系统的设计方案以及具体的硬件实现。

2 MT8816芯片特点简介

MT8816芯片包含8×16个模拟开关阵列、7～128个地址译码和锁存电路，能通过不同的地址信号，可以对128个开关寻址，是目前规模较大的集成开关之一，其主要性能与特点如下：

1)建立时间，保持时间短；

2)宽电压范围：4.5V～13.2V；独立的模拟、数字供电更为系统提供了高性能的射频保障；

3)低失真、高通道隔离度和低信号串扰；

4)模块之间串扰小,可最大限度地减少射频与音频、模拟与数字、高频与低频之间的干扰。

根据MT8816的性能与特点，将其应用在短波训练系统中完成音频与射频传输通道的交换是十分理想的器件。

3 系统硬件构成

3.1 系统主体设计

本文设计的短波通信维修训练系统模仿实际的通信系统流程，短波维修训练系统与真实装备的工作主要区别在于：真实装备是在发信终端所产生的音频信号经过一系列的调制通过发信天线发出，由收信天线接收再经过解调到达收信终端。而该系统中的信号在实际电路中并不是真的完成调制和解调，只要模拟信号就行，也就是将信号送到测试点即可表示通路正常。

如图1所示，本系统中矩阵开关是整个维修训练系统的中心，它将振荡器产生的不同频率的信号送到各个测试点，不同频率的信号表示由发信终端发出经过各个模块所处的状态，通过控制矩阵开关，实现测试通道的快速切换，模拟通信系统中某个模块的通断。在每个模块之间设定一个测试点，测试点所输出的信号则是由信号源经过交换矩阵传送过来的信号。实施训练的人员可以使用万用表、兆欧表或示波器对各个测试点进行相应的测试，从而确定信号在经过哪一个单元中断了，并更换该相应单元。

图1 系统组成框图

图2 交换矩阵电路框图

3.2 主体交换电路设计

由于在短波通信系统中的各个模块较多，设计的测试点也较多，每片MT8816可实现X方向16路对Y方向8路的任意交换，在本次设计中一块MT8816芯片不能满足系统的需要，所以在电路中应用两块MT8816芯片。

如图2所示，该电路是由AT89S52单片机系统及两片MT8816组成的16×32的切换矩阵。控制信号由74HC374锁存后加到两片MT8816的输入端并具有 7～128 条线路的译码器和锁存器。 选择 7 个适当的地址位，即可对矩阵开关的任意一位进行寻址。 在该器件的 DATA 输入端加 1或0，通过单片机可使选中的开关开启或关闭。 STROBE 为锁存信号，器件选择(CS)信号可使开关阵列相互串接，以扩大矩阵的容限。定义开关阵列的行，即 X 为终端发；定义开关阵列的列，即 Y 为终端收[2]。规定 MT8816AE 片 1 中：Y0～Y7 分别连接振荡器的输入，X0～X15 分别连接 0～15 号测试点;，以实现 0～7 号内输入端口的通断， 以及 8～15 号输出端的通断的功能 。规定MT8816AE 片 2 中 ：Y0～Y7分别连接振荡器的另外8种不同的频率，X0～X15 分别连接 0～15 号测试点，以实现 8～15 号内任意端口的通断，以及 0～7 号终端发，8～15 号收的功能。 这样，两片MT8816AE 串接后，即可实现 32个测试点是否能够进行通断，模拟相应的故障。

总体来看，用单片机AT89S52提供每一片MT8816所需的数据信号Data、地址译码信号AX0～AX3及AY0～AY2、片选信号CS、选通信号ST及复位信号RESET是十分理想的，并且能做到精确控制。

3.3 信号源设计

由于本系统需要提供的信号种类很多，而且频率要求覆盖100KHz～30MHz，输出频率的幅度可调并且受电脑控制，信号源也需要多路。因此信号源采用直接数字频率合成方法，即DDS设计。本系统则是采用AD9851芯片设计，图3为信号源原理框图,控制模块中的单片机通过控制DDS的频率控制字来改变频率间隔,同时通过改变可变分频比N来改变输出频率。经过AD8951输出的频率经70MHz的低通滤波器，这样使得波形的SN比更好。

图3 信号源设计

4 功能验证

以该系统发射机中DSP处理器发生故障为例：训练开始，在收信终端接收电平指示灯不亮，表示信号在传送中发生中断，接受端不能接收信号。受训人员则要观察面板情况，发现并无重大损坏。于是使用示波器依次从发信终端的输出信号端口开始测量，在发现输出信号端口有相应频率的输出信号时，则开始对下一个模块进行测量。直到测量到DSP处理器的输入端口有信号，而DSP处理器的输出端口的信号不正常时，可进一步推断故障出现在DSP处理器单元上。于是再使用万用表对DSP处理器的电压输入进行测量，发现电压指示正常，则可推断故障可能为DSP处理器损坏。最后在PC系统上模拟跟换DSP处理器，再经行通信，发现接收端能接收信号，接收电平指示正常，则故障得到排除。其流程如图4所示。

图4 维修训练流程图

5 结语

本系统设计完成后加强了日常的装备故障维修训练，达到更加直观、清晰地展现故障维修流程的目的，同时便于维修训练人员快速定位故障源和查看故障维修步骤以及制定故障维修方案。该系统具备一般短波通信的特点，只要局部改变或者增加对应模块的功能，就可以研制出一些特殊型号短波通信的维修训练系统。该系统一方面可以用于维修训练，另一方面还可以用于教学，同时可以在以后的短波装备维修技能竞赛中作为专业技能实作竞赛项目之一进行考核，而其成本将比普通通信实装大大降低，经过改进后还可用于通信系统的维修技能竞赛，具有极大的应用前景和巨大的经济效益。

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Application of MT8816 in Shortwave Communication Equipment Maintenance Training System

ZHAO Peng CHEN Bin

(Electronic Engineering College, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

The development of new technology makes communication equipment more and more complex, the maintenance difficulty is higher and higher. In this article, through MT8816 switch array chip, a set of shortwave communication equipment maintenance training system is designed, the system combines with the needs of the professional maintenance training under the new situation, can effectively enhance the maintenance personnel’s professional skills. The hardware design and system function design are introduced concretely, the characteristics of the switching matrix are taken full advantage with high reliability, on the basis of fully grasping the principle of the device characteristics, with the method of two pieces of switching matrix cascading, the advantages of simple chip control circuit, low power consumption, short response time are displayed, simple circuit implementation is simple, technology has succeeded in practical.

switching matrix, maintain-train, short-wave communication

2016年5月15日,

2016年6月30日

赵鹏,男,硕士研究生，研究方向：通信与信息系统。陈斌,男,副教授，研究方向：通信与信息系统。

TN914

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.020