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        一種基于FPGA的雷達波束控制系統設計

        作者: 時間:2010-06-09 來源:網絡 收藏
        O 引言
        波束的基本功能是給天線陣列中各個移相器提供所需要的控制信號。除此基本功能外,現代還要求波束高速高效、低成本、小型化,并具有波束控制分系統的自檢;根據工作頻率,進行初相位在線補償;天線相位碼隨機饋相等功能。同時,在生產過程中,為了配合其他系統的檢測,還需要在的不同工作模式下完善調試功能。另外,在的長期使用過程中,要求單個組件維修時,波束控制組件驅動板能在脫機狀態下正常工作。
        這里展開介紹一種有源相控陣雷達波束的硬件平臺及軟件

        l 系統原理
        為降低電路成本和增加系統可靠性,該系統采用設備量少、維修方便、可靠性高的集中式運算、分布式驅動體系。也就是,波束控制算法用一塊電路板(稱之為運算板)實現。
        對工作方式,運算板接收來自雷達控制臺的控制指令(包括主天線的方位和俯仰增量代碼、工作頻率、工作模式代碼等),進行波束控相位碼的計算、傳輸、分配與格式重排。運算板把處理后的串行波束控制碼通過驅動器發往陣面的波束控制組件驅動板。在波束控制組件驅動板內再進行譯碼、驅動,然后送給組件單元作為控制碼,從而實現波束控制系統的功能。波束控制系統的組成如圖1所示。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/163038.htm



        2 系統硬件平臺
        該相控陣雷達系統要求波束控制系統準確可靠地控制512個天線單元,波束轉換時間不大于1 ms。在此分析運算板需要哪些關鍵器件。運算板要在500μs內完成從雷達控制臺接收指令、波束控制算法及運算結果傳輸的功能,必須選用器件。參與運算的補償數據是運算的主要對象之一,要能夠實時參與波束控制算法的運算過程,也可以被雷達控制臺在線更新,這就需要運算板具有存儲器。系統采用自定義總線接收雷達控制指令和上報陣面返回的信息。
        關于驅動板的硬件,不僅要實現驅動、譯碼、系統自檢等功能,還要考慮組件在單獨調試時驅動板的控制功能是否可以方便實現。由于設備數量較大,在滿足功能的基礎上,要盡可能降低設備成本。這些需求,選用一片單片機和一片EPLD。圖1中虛線左側部分所示運算板硬件組成。其中,雷達控制臺發送的是波束控制指令、接收的是陣面自檢和檢測信息;傳輸模塊產生和發送串行波束控制碼、傳送所需要的時鐘、定時信號。
        圖l中虛線右側部分所示組件驅動板的硬件組成。其中接口電路接收波束控制運算板發來的串行波束控制碼;組件單元接收的是TTL電平的控制碼(包括發射移相碼、接收移相碼、衰減碼、T/R開關控制碼)。EPLD完成譯碼和控制分發代碼,SCU完成聯機自檢和脫機控制調試的功能。控制和調試方式比其他提供的系統設計方法,更加多樣化和靈活。

        3 軟件設計
        3.1 運算板程序設計

        波控運算板基本用途就是為滿足陣面天線單元控制的需要。在此,整個天線陣面等分成四個子陣面。每個子陣面包括a×b個天線單元,如圖2所示。



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