[发明专利]一种相控稀疏阵列雷达的波束控制设备及波束控制方法

说明书

本发明涉及一种基于相控阵稀疏阵列雷达的波束控制设备，属相控阵雷达波束指向控制领域。通过本发明五个步骤，在嵌入式控制板的FPGA主控芯片调整和烧写自主编程软件，通过FPGA主控芯片的硬件加法器和乘法器，实现FPGA主控芯片的流水线式两级运算，极大提高了计算速率，有效降低了分系统设备对稀疏阵列波束的控制成本，处理时间短，提升了系统的整体性能，非常适合波束移相值无规律可循的大型稀疏阵列天线阵面进行波束控制处理；降低了设备的制作成本。完善解决了现有技术对波束移相值无规律可循的大型稀疏阵面天线，计算时间长，极大降低系统波束控制效率，及设备昂贵，不利于相应波束控制设备的研制和发展的问题。

技术领域

本发明涉及一种相控稀疏阵列雷达的波束控制设备及波束控制方法，属相控阵雷达波束指向控制领域。

背景技术

兼有二维相扫功能和稀疏阵列天线阵面的现代雷达，由于稀疏阵列天线阵面的天线阵子呈随机无规律安装状态，所以对于每个天线阵子间的波束移相值都没有对应规律可循，这就必须对每个天线阵子的移相值进行特定的逐个计算，再通过特定的通讯接口将计算出的阵面移相值打包下发，最终通过计算机刀片完成波束计算和对外控制通讯功能。但面临天线阵面大、天线阵子多，且其波束移相值无规律可循的情况，计算机刀片的计算时间会变长，从而降低系统的波束控制效率；同时，计算机刀片组合设备的成本高，不利于相应波束控制设备的研制和发展。因此，针对一些需要控制成本的分系统或阵面较大的系统，设计和制作一款适配大型稀疏阵列天线阵面波束控制处理，满足高效波束控制要求，提升计算处理功能，有效降低分系统控制成本，结构科学合理，使用可靠性强的相控稀疏阵列雷达的波束控制设备及波束控制方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种相控稀疏阵列雷达的波束控制设备及波束控制方法，其满足高效波束控制要求，提升计算处理能力，有效降低分系统控制成本，结构科学合理，使用可靠性强，适合大型稀疏阵列天线阵面进行波束控制处理；极大提高系统整体的波控计算效率，有效降低了成本。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

该相控稀疏阵列雷达的波束控制设备及波束控制方法，所述相控稀疏阵列雷达的波束控制设备包括壳体、盖板、航插连接器、嵌入式控制板和电源模块；嵌入式控制板主要由FPGA主控芯片、光模块组合、RS422驱动收发芯片组合、板上对外电连接器、程序存储器、电源芯片组合、板上测试口、晶振组合、板上控制开关、状态指示灯、板上调试/烧写接口构成；

FPGA主控芯片通过GXP高速串行IO口连接光模块组合，FPGA主控芯片通过专用烧写、调试IO接口分别连接板上调试/烧写接口和程序存储器，FPGA主控芯片通过普通IO接口分别连接RS422驱动收发芯片组合、板上对外电连接器、板上控制开关、板上测试口、状态指示灯，FPGA主控芯片通过专用时钟IO口连接晶振组合，电源芯片组合与板上各功能芯片的电源输入引脚对应相连；

FPGA主控芯片通过片上普通IO引脚连接RS422驱动收发芯片组合，RS422驱动收发芯片组合与板上对外电连接器连接，通过板上对外电连接器接入RS422通讯信号，电源芯片组合与板上对外电连接器连接，通过板上对外电连接器接入+5V直流电源，并根据接入的+5V直流电源产生板上所有元器件工作所需的各类电压电源；FPGA主控芯片通过片上普通IO引脚分别连接有板上测试口、板上控制开关、状态指示灯；FPGA主控芯片通过片上专用时钟IO引脚连接晶振组合；FPGA主控芯片通过板上调试/烧写接口和程序存储器，调试、烧入和存储自主编程软件，FPGA主控芯片通过自主编程软件和板上控制开关控制状态指示灯、板上测试口、光模块组合、RS422驱动收发芯片组合工作；电源模块通过航插连接器接入交流220V电源，并产生+5V的直流电源与嵌入式控制板的板上对外电连接器相连；航插连接器与嵌入式控制板上的电连接器相连传输RS422通讯信号。

所述的程序存储器芯片采用SPI的串行总线方式，将FPGA主控芯片运行的程序烧写入其中，并且将FPGA主控芯片运行的程序在嵌入式控制板每次加电开始时加载到FPGA主控芯片中。