1设计原则
控制电路可靠性的高低和使用的元器件关系很大，并不是越贵越好，应该根据使用环境去选择最合适的元器件[6]。在一般情况下，以保证控制电路的基本功能为前提，可以按照以下几点要求设计。1）尽可能选用数字元器件，少用或者不用模拟器件；多选用集成度较高的器件，少用集成度较低的器件；尽量使用功耗小的元器件。2）尽量选用质量等级高的器件，将继电器、开关等器件的使用数量降至最低。3）选用无源器件，尽量少使用有源器件。5）应该根据介质损耗、频率、耐压、容量变化以及温度系数等指标选择电容。少用铝电解电容器；6）不选用未经设计定型的新研元器件、已停产或将要停产的电子元器件。7）在确定合适的器件后，在使用时应符合降额设计的要求，不同的器件，降额的方法是不同的[7]。基本方法如下：①电阻的降额方法是降低功率比；②电容是降低工作电压；③半导体器件的降额方法是降低工作功耗；④数字集成电路则通过降低周围环境温度和电负荷来降额。
2电路可靠性设计
2.1电源保护电路设计
场监雷达控制电路的供电电源可能传输距离较远，为了减少线路上的衰减，应采用较大电压（12V以上）的直流电源输入，同时在控制电路的电源输入点进行相应的保护设计，如图2所示。因为12V电压较大，防止出现短路时对电路造成较大伤害，故在输入端串联自恢复保险丝。控制电路一般需要5V和3.3V的电源品种，所以采用LDO器件进行电压转换。因为5V电压会输出到其他接口，在极限情况下会因为外界的影响导致电压出现波动，而添加稳压二极管2CW5232可以对电路起到保护作用。稳压二极管工作于反向击穿区，当稳压二权管两端的反向电压在—定范围内变化时，反向电流很小。当反向电压增高到击穿电压时，流过稳压管的反向电流突然剧增，稳压管反向击穿。此后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。利用这一特性，稳压管在电路中能起稳压作用。稳压管与一般二极管不一样，它的反向击穿是可逆的，当去掉反向电压之后，稳压管又恢复正常。在该电路中，采用了双电容串联设计，因为电容损坏后的失效模型大多表现为短路，当电容损坏后，另一电容仍然可以起到滤波的作用。
2.2输入信号的隔离设计
控制电路为了避免被监测部件对自身的影响，对输入信号均采用光耦进行隔离，如图3所示。在信号输入端，为了对自身进行保护，利用二极管的单向导电性，对输入电平进行了限位设计。如图4所示。二极管具有正向导通，反向截止的特性，利用这种特性，对输入端的电平进行限位。当正常工作的时候，两个二极管都处于截止状态，当电压不再正常范围内时，其中一路二极管会导通，将电平拉到正常范围内，可对板内的器件起到保护作用。
2.3控制信号的冗余设计
控制电路负责雷达的天线转动，发射开关机等关键控制，误操作会带来严重的后果，所以可靠性显得尤为重要，根据二极管的PN结较大，不易被击穿的特点，采用二极管来实现输出信号的冗余设计，具体设计如图5所示。从FPGA的两个引脚中输出同一信号，经过驱动后，分别通过两个二极管后并联在一起，通过一个下拉电阻（等效阻值为10kΩ）后，输出给被控制件，具体分析如下：1）正常工作时，双路同时输出到一点，因为二极管的单向导电性，从最大程度上阻止了输出端的电流倒灌，保护了接口芯片；2）当并联输出的两路，任何一路发生断路时，二极管的正向压降不足以使二极管导通，则该路的二极管一直处于截止状态，同时，另外一路可正常工作。3）当并联的两路任何一路发生短路时，并且为低电平时，该路的二极管的正向压降不足以使二极管导通，则该路的二极管一直处于截止状态，同时，另外一路可正常工作。4）当并联的两路任何一路发生短路时，并且为高电平时，该路的二极管一直处于导通状态，输出恒为高，造成的结果就是机箱监控一上电，该路的输出电平恒为高，此时会出现故障。在这种情况下，可通过回读到FPGA里的信号判断出哪路发生故障，并对相应故障路的buffer器件使能信号进行自动关闭，同时另外一路可以进行正常的控制。5）综上所述，本电路只有在两路同时故障时，输出才会表现为故障，相对于单路输出控制电路，实现了热冗余设计，可靠性大大提升。
3结束语
场监雷达是一种主动探测雷达，对于保证机场内部的交通安全具有重要的意义，需要长周期、全天时工作，而控制电路作为雷达的“大脑”，其自身的可靠性和控制的准确性都显得尤为重要。本文根据场监雷达的特点及工程需求分析了控制电路的设计需求，提出了提高控制电路可靠性的设计方法及工程实现技术。这些技术很好的解决了控制电路长时间可靠稳定工作的要求。
作者：邵威 杨志谦 单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所
