专利名称：塔康相控阵天线方位校准电路的制作方法
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I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I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I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I 36，实现对36选I的控制；
ARM 芯片采用 LPC2378，FPGA 芯片采用 EP1C12Q240，CPLD 芯片采用 LCMX0640-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。
图I、天线校准电路硬件框 图2、校准流程 图3、功率调制度监测流程 图4、FPGA实现方法流程 图5、CPLD实现方法流程图。为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明
如图I至图5所示，天线校准电路硬件由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I电路、四路移相器连接构成；
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，功率调制度检测功倉泛。软件由3 部分程序组成ARM(LPC2378)程序、FPGA (EP1C12Q240)程序、CPLD(LCMX0640-T100)程序，由ARM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，并将数据实时保存。FPGA读取ARM发送来的数据，并发送到电子单元的CPLD ;同时产生主基准、辅基准脉冲送到主机(方位角度调整功能)；产生CPLD所需的552960KHZ的时钟信号；产生15Hz负脉冲信号INT给ARM。CPLD完成对4个移相器的地址译码和控制；完成36选I电路的译码和控制。上电后，ARM读取EEPROM里面的数据(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，FPGA按照ARM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，从而使上电后的状态与掉电前一致。如图2所示，校准流程图INT为采样的起始点，由FPGA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。如图3所示，功率调制度监测流程，ARM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提供的15Hz时钟信号。如图4所示，FPGA实现方法FPGA实现方法主要有两部分内容。其一，控制指令传输(读取ARM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);其二，时钟产生和方位角度调整(产生主辅基准信号)。如图5所示，CPLD实现方法CPLD读取FPGA发送来的数据，译码并实现对移相器和36路振子选I路的控制。具体为按照ARM发送来的移相器号对四个移相器的阻塞位赋值，具体约定见表I ;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(I 36)，实现对36选I的控制。表I移相器号的意义
权利要求
1.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I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I电路的译码和控制。
2.如权利要求I所述塔康相控阵天线方位校准电路，其实现方法包括如下步骤O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；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I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I 36，实现对36选I的控制。
3.如权利要求I所述的塔康相控阵天线方位校准电路，其特征在于，ARM芯片采用 LPC2378, FPGA 芯片采用 EP1C12Q240，CPLD 芯片采用 LCMX0640-T100。
全文摘要
本发明涉及一种塔康相控阵天线方位校准电路，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；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。
文档编号H01Q3/34GK102983403SQ20121056581
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者文佳伟, 潘国翠, 任宏伟, 陈明权 申请人:天津七六四通信导航技术有限公司