解決方案

本文介紹的波控處理軟硬一體解決方案主要是面向相控陣天線控制領(lǐng)域，波控處理通過控制不同天線組件的幅相來調(diào)整天線波束的方向和增益，實現(xiàn)高精度角度控制和高增益。本方案由波控處理板、波控處理控制軟件算法和上位機軟件共同構(gòu)成。波控處理SoM模組原型樣機如下圖所示。

圖 波控處理板實物圖

波控處理板硬件由波控處理FPGA模塊、角度補償數(shù)據(jù)存儲模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊等關(guān)鍵模塊組成。FPGA模塊單元，選用中科億海微基于靜態(tài)存儲器結(jié)構(gòu)的EQ6HL45，主要實現(xiàn)子陣選擇、波控碼計算和通信控制功能，可根據(jù)需求定制不同天線陣列形狀，負責(zé)與信號處理模塊和TR組件的協(xié)議解析和波控碼數(shù)據(jù)通信；角度補償數(shù)據(jù)存儲模塊單元，主要實現(xiàn)角度補償數(shù)據(jù)的存儲和讀取，提高角度的指向精度；電平轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)FPGA與外部模塊之間的電平轉(zhuǎn)換及信號驅(qū)動、隔離；電源模塊單元由多路DC/DC電路構(gòu)成，主要實現(xiàn)內(nèi)部電源的產(chǎn)生和外部供電輸出。

本方案集成了波控處理控制軟件算法，通過波束控制FPGA軟件實現(xiàn)，主要用于接收信號處理機的工作模式控制信號、T/R控制、LD加載控制信息、數(shù)據(jù)加載和波束指向控制信號，完成對相控陣天線接收通道校準(zhǔn)、發(fā)射通道校準(zhǔn)、補償表加載、波束指向控制、T/R開關(guān)切換等功能。本方案配有上位機軟件，方便開發(fā)人員驗證使用，實現(xiàn)模擬信處通信功能、角度補償Flash讀寫及模擬TR組件通信功能。上位機界面如下圖所示。

圖 上位機界面

方案優(yōu)勢

波控處理板：具有尺寸小、功耗低、控制通道多等特點

1、器件國產(chǎn)化率100%；

2、板卡尺寸為10cm×9cm；

3、功耗小于3W；

4、獨立并行控制TR組件可達16路；

5、百兆網(wǎng)口、SPI、異步422等多種接口并存；

6、具有良好的擴展性，可多板并行使用；

7、可適應(yīng)方形、圓形、十字型等多種形狀陣面。

軟件算法：具有可定制能力

1、IP適應(yīng)陣面異形能力強；

2、可根據(jù)用戶的實際天線陣行，靈活調(diào)整控制通道；

3、可選擇控制不同的子陣模塊，確保波束指向精準(zhǔn)和系統(tǒng)運行高效；

4、具有解析裝訂角度的功能；

5、具有根據(jù)不同TR陣面形狀產(chǎn)生相應(yīng)波控碼的功能；

6、具有實時精確補償?shù)墓δ埽?/p>

7、具有同步控制多路TR組件的功能。

8、波束角度指向精度可達1/16384度；

9、響應(yīng)周期不大于2ms。

上位機軟件：提供高效、直觀的人機交互界面

1、具有模擬信處通信功能；

2、具有對存儲補償數(shù)據(jù)Flash的讀、寫功能；

3、具有模擬TR的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。