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(shí)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(jī)軟件共同構(gòu)成。波控處理SoM模組原型樣機(jī)如下圖所示。

圖 波控處理板實(shí)物圖

波控處理板硬件由波控處理FPGA模塊、角度補(bǔ)償數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器結(jié)構(gòu)的EQ6HL45，主要實(shí)現(xiàn)子陣選擇、波控碼計(jì)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(fù)責(zé)與信號(hào)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(bǔ)償數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊單元，主要實(shí)現(xiàn)角度補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取，提高角度的指向精度；電平轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)FPGA與外部模塊之間的電平轉(zhuǎn)換及信號(hào)驅(qū)動(dòng)、隔離；電源模塊單元由多路DC/DC電路構(gòu)成，主要實(shí)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(shí)現(xiàn)，主要用于接收信號(hào)處理機(jī)的工作模式控制信號(hào)、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(hào)，完成對相控陣天線接收通道校準(zhǔn)、發(fā)射通道校準(zhǔn)、補(bǔ)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(jī)軟件，方便開發(fā)人員驗(yàn)證使用，實(shí)現(xiàn)模擬信處通信功能、角度補(bǔ)償Flash讀寫及模擬TR組件通信功能。上位機(jī)界面如下圖所示。

圖 上位機(jī)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(diǎn)

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(dú)立并行控制TR組件可達(dá)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(kuò)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(qiáng)；

2、可根據(jù)用戶的實(shí)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(yùn)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(shí)時(shí)精確補(bǔ)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(dá)1/16384度；

9、響應(yīng)周期不大于2ms。

上位機(jī)軟件：提供高效、直觀的人機(jī)交互界面

1、具有模擬信處通信功能；

2、具有對存儲(chǔ)補(bǔ)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。