[发明专利]塔康相控阵天线方位校准电路

说明书

技术领域

    本发明涉及导航技术 ，特别涉及一种塔康相控阵天线方位校准电路。

背景技术

    塔康相控阵天线的主要功能是产生一个旋转的水平方向图，水平方向图为九瓣心脏形，以每秒15周旋转，使发射机输出等幅脉冲信号受到15Hz及135Hz正弦信号的包络调制，调制后的信号和主辅基准一起供机载设备确定信标方位。塔康相控电扫天线主要由天线体、天线电子单元、天线监控单元三大部分组成。其中天线体包括36个振子列构成的圆柱阵列，一个BUTLER网络模具，4个电调移相器和36个取样检波器。塔康工作在962MHz～1213MHz频段范围内，而现役塔康天线特性完全由天线体硬件决定，无法实现全频段内性能最佳，生产过程中对硬件的一致性要求很高，难以实现，费时费力。

发明内容

    本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种塔康相控阵天线方位校准电路的设计方案，通过天线软件实现对电调移相器的控制，使得4个移相器产生15Hz和135Hz调制所需的步进式移相，用于调制载波，最终形成空间上的九瓣心形旋转方向图；同时监测天线及发射信号的性能并对天线进行相位校准，角度调整功能，门摆修正功能，功率调制度检测功能，实现全频段内可调可控，使性能达到最佳。

    本发明是通过这样的技术方案实现的：塔康相控阵天线方位校准电路，其特征在于，由ARM芯片、EEPROM存储器、控制单元、FPGA芯片、CPLD芯片、DG506AAK芯片组成的36路选1电路、四路移相器、BUTLER网络连接构成；塔康相控阵天线方位校准电路通过执行ARM程序、FPGA程序、CPLD程序，由ARM芯片采集检波信号，并计算出各个阵子发射出信号的功率调制度信息；当收到校准指令后计算各个移相器的相位调制增量发送给FPGA芯片，并将数据实时保存，FPGA芯片读取ARM芯片发送来的数据，并发送到电子单元的CPLD芯片；同时产生主基准、辅基准脉冲送到主机实现方位角度调整功能；产生CPLD芯片所需的552960KHz的时钟信号；产生15Hz负脉冲信号INT给ARM芯片，CPLD芯片完成对4个移相器的地址译码和控制，完成36选1电路的译码和控制。

    塔康相控阵天线方位校准电路，其实现方法包括如下步骤：

1）上电后，ARM芯片读取EEPROM里面的数据，数据包括：工作模式、4个移相器相位调制增量、角度调整值，并将以上参数发送给FPGA芯片，FPGA芯片按照ARM芯片输出的工作模式进行工作，并将移相器相位调制增量更新到CPLD芯片，从而使上电后的状态与掉电前一致；

2）天线校准过程：INT为采样的起始点,由FPGA芯片提供的15Hz时钟信号；ARM对天线检波信号进行采样并计算，计算出四个移相器的相位调制增量，实现相位的校准。

3）监测过程：ARM芯片接收到开机指令之后，逐个选通36个振子，并计算其功率，135Hz调制度和15Hz信号的调制度； INT为采样的起始点, 由FPGA芯片提供的15Hz时钟信号；

4）FPGA芯片实现方法，主要有两部分内容：其一，控制指令传输，读取ARM芯片发送来的TACAN/DME模式、4个移相器的开关指令和相位校准值，并发送给CPLD芯片；其二,时钟产生和方位角度调整，产生主辅基准信号（塔康主机用）；

5）CPLD芯片实现方法：CPLD芯片读取FPGA芯片发送来的数据，译码并实现对移相器和36路振子选1路的控制，具体为：按照ARM芯片发送来的移相器号对四个移相器的阻塞位赋值，按照ARM发送来的移相器校准值对4个移相器数据更新，即数据修正；按照ARM发送来的振子号为1～36，实现对36选1的控制；

    ARM芯片采用LPC2378，FPGA芯片采用EP1C12Q240，CPLD芯片采用LCMXO640-T100。

    本发明的有益效果是：通过天线软件实现对电调移相器的控制，使得4个移相器产生15Hz和135Hz调制所需的步进式移相，用于调制载波，最终形成空间上的九瓣心形旋转方向图，同时监测天线及发射信号的性能并对天线进行相位校准，角度调整功能，门摆修正功能，功率调制度检测功能，实现全频段内可调可控，使性能达到最佳。

附图说明

图1、天线校准电路硬件框图；

图2、校准流程图；

图3、功率调制度监测流程图；

图4、FPGA实现方法流程图；

图5、CPLD实现方法流程图。