一种相控阵导引头采样预处理及波控器的制作方法

本发明涉及一种相控阵导引头采样预处理及波控器。

背景技术：

相控阵导引头中采样预处理及波控器对t/r组件输出中频信号进行a/d采样、数字下变频、宽带滤波、窄带滤波处理后得到相互正交的i、q数字基带信号，再经数字波束形成预处理，得到与和波束、方位差波束、俯仰差波束相关的宽带、窄带数字基带信号，通过光纤接口输出。根据接收发射波束指向计算各天线单元发射通道数控移相器的移相量，并通过数据总线控制t/r组件中的数控移相器，实现波束控制。现科研单位常用的相控阵导引头整个阵列天线排布共分为16行，每一行对应的阵元与通道数量从上至下依次为4、8、10、12、12、12、14、14、14、14、12、12、12、10、8、4。如果采样预处理及波控器单独只对一个t/r进行处理，会造成波空指令线缆接线复杂，成本增加并且整个阵列的采样预处理及波控器将会占用很大尺寸，严重时不能满足使用。如果采取每一行用采样预处理及波控器，该方案一定程度压缩了结构尺寸要求，但是天线边缘两行4通道的采样预处理及波控器尺寸要求较严格，并且采样预处理及波控器种类存在4、8、10、12、14通道五大种类。不满足安装的方便性和可替换性，造成研制成本增加。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种相控阵导引头采样预处理波控电路。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种相控阵导引头采样预处理及波控器，包括光纤接口、控制接口、fpga、波控flash、ad变换器、时钟模块、jtag口、移相器配置接口、t/r收发电源控制接口，所述fpga分别与光纤接口、控制接口、波控flash、ad变换器、jtag口、时钟模块、移相器配置接口、t/r收发电源控制接口连接。

所述的光纤接口是2发1收接口，连接采样处理板和dbf处理器。

所述控制接口包括ad采样同步、ad采样控制、t/r收发控制、，控制接口接收来自信号处理器输入的信号。

所述fpga集中处理来自各模块的信号，完成ad采样数据接收、数字下变频处理、前级数字波束形成预处理和波控功能、将接口接收到的指令分别传递给不同模块执行，fpga型号是xc7k325t-ffg676。

所述波控flash能够满足波控幅相不一致性存储的需求，波控flash型号是pc28f00ap30tf。

所述ad变换器采集中频信号，ad变换器根据t/r模块每行通道数量的不同选择不同数量通道的芯片，对于第1行和第2行t/r模块，接收通道数分别为4和8，在设计中对这两行的接收通道使用一块ad采样及预处理板完成对12路中频信号的接收和波控功能的实现，对于第15行和第16行t/r模块，接收通道数分别为8和4，在设计中对这两行的接收通道也使用一块ad采样及预处理板完成对12路中频信号的接收和波控功能的实现。而对于第3行至第14行t/r模块，每行使用1块ad采样及预处理板完成对相应中频信号的接收和波控功能的实现，对于10路的采取向上兼容原则，选用12通道。因此，ad采样及预处理板的ad采样通道数量分为2种，分别是12通道和14通道，ad变换器型号是ad9643。

所述时钟模块包括时钟接口、时钟buffer、时钟芯片ad9516、xc3s200an，外部输入时钟信号通过时钟接口传递到时钟buffer，时钟buffer同步产生三路时钟信号，分别作为xc3s200an主时钟、xc7k325t主时钟、时钟芯片ad9516输入时钟信号，时钟芯片ad9516根据xc3s200an的配置分别产生用于ad9643工作时钟、用于xc7k325t的mgt工作时钟。

所述移相器配制接口接收波束控制指令，根据指令的要求完成对信号波束幅相补偿的控制。

所述t/r收发电源控制接口接收t/r收发电源控制字，根据控制字指令完成对电源的控制。

本发明的有益效果在于：本发明物理尺寸与前端t/r模块一致，可替换可安装、降低了研制成本，波控接口与ad中频输入接口放在电路板边缘，，电路板下边缘处不放置接口便于散热，其余接口均放置在电路板左右两侧，采用光纤模块和fpga的mgt收发器实现了超大带宽基带预处理后数据的高可靠性，ad采样率高、处理运算能力强。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种相控阵导引头采样预处理及波控器，包括光纤接口、控制接口、fpga、波控flash、ad变换器、时钟模块、jtag口、移相器配置接口、t/r收发电源控制接口，所述fpga分别与光纤接口、控制接口、波控flash、ad变换器、jtag口、时钟模块、移相器配置接口、t/r收发电源控制接口连接。

所述的光纤接口是2发1收接口，连接采样处理板和dbf处理器。

所述控制接口包括ad采样同步、t/r收发控制、控制接口接收，控制接口接收来自信号处理器输入的信号。

所述fpga集中处理来自各模块的信号，完成ad采样数据接收、数字下变频处理、前级数字波束形成预处理和波控功能、将接口接收到的指令分别传递给不同模块执行，fpga型号是xc7k325t-ffg676。

所述波控flash能够满足波控幅相不一致性存储的需求，波控flash型号是pc28f00ap30tf。

所述ad变换器采集中频信号，ad变换器根据t/r模块每行通道数量的不同选择不同数量通道的芯片，对于第1行和第2行t/r模块，接收通道数分别为4和8，在设计中对这两行的接收通道使用一块ad采样及预处理板完成对12路中频信号的接收和波控功能的实现，对于第15行和第16行t/r模块，接收通道数分别为8和4，在设计中对这两行的接收通道也使用一块ad采样及预处理板完成对12路中频信号的接收和波控功能的实现。而对于第3行至第14行t/r模块，每行使用1块ad采样及预处理板完成对相应中频信号的接收和波控功能的实现，对于10路的采取向上兼容原则，选用12通道。因此，ad采样及预处理板的ad采样通道数量分为2种，分别是12通道和14通道，ad变换器型号是ad9643。

所述时钟模块包括时钟接口、时钟buffer、时钟芯片ad9516、xc3s200an，外部输入时钟信号通过时钟接口传递到时钟buffer，时钟buffer同步产生三路时钟信号，分别作为xc3s200an主时钟、xc7k325t主时钟、时钟芯片ad9516输入时钟信号，时钟芯片ad9516根据xc3s200an的配置分别产生用于ad9643工作时钟、用于xc7k325t的mgt工作时钟。

所述移相器配制接口接收波束控制指令，根据指令的要求完成对信号波束幅相补偿的控制。

所述t/r收发电源控制接口接收t/r收发电源控制字，根据控制字指令完成对电源的控制。

工作原理：根据当前工作波形选择相应ddc抽取滤波参数和fir滤波器系数完成数字下变频。在数字下变频时，信号处理器产生数字正交本振频率控制字并通过光纤发送至ad采样及预处理板。从光纤接口接收dbf处理器发送的第一级波束形成权重系数，根据权重系数生成和差三波束/同时多波束的基带数据。波束形成后数据通过光纤接口将第一级波束形成后的数据发送至dbf处理器。从光纤接口接收波控指令可分为以下几种情况：如果接收自检指令，对ad采样及预处理板对应的所有天线单元和t/r模块逐一进行自检，自检完成后形成自检应答指令并通过光纤接口返回；如果接收的是波束指向控制指令，首先解析出波束指向，然后将波束指向发送至不同t/r模块的幅相控制字计算单元，t/r模块幅相控制字计算单元使用波控算法计算对应每一个天线阵元的幅度和相位控制字，然后从幅相不一致性存储flash中读取不一致系数，将其补偿到幅相控制字计算单元计算出的幅度和相位控制字上，形成最终的天线单元幅相控制字，通过相应接口和协议配置到移相器芯片中，在所有天线单元幅相控制字都配置完成后，通过光纤接口返回一个应答指令；如果接收的是t/r收发电源控制指令，首先解析出被控制的t/r通道号，根据电源控制指令内容产生对应t/r通道的电源控制字，电源控制字的内容包括发射开/关电，接收开/关电，然后通过相应接口和协议配置到t/r通道上，最后通过光纤接口返回一条应答指令；如果接收到的是温度采集指令，首先解析出温度读取的t/r通道号，然后读取对应t/r通道温度传感器传出的温度，形成温度应答指令并返回；如果接收到的是波束赋形指令，首先解析出波束赋形码和工作频点，然后从波控flash中读取赋形码对应的权重系数并发送到接收和差波束形成/波束赋形模块，完成后返回一条应答指令。