[实用新型]一种基于DSP的天线数字化控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于DSP的天线数字化控制装置，用于对天线伺服系统的高精度控制。 

背景技术

天线伺服系统是遥测系统中重要的组成部分，其主要作用是当目标进入视线范围内时，使接收天线自动搜索并捕获目标，以一定的跟踪精度连续跟踪目标，使目标始终处于主波束的中心线附近，从而以最大接收增益可靠地连续接收遥测信号。特别是当出现故障，目标偏离预定飞行轨道时，天线伺服系统能在较大空域范围内搜索捕获目标并进行跟踪，获得重要的遥测数据以判断故障。在遥测跟踪设备中，数字伺服系统的优越性已经日益明显。 

现有的天线控制器分为模拟控制器和数字控制器两大类。由于模拟控制器难于实现比较复杂的控制算法，难于满足天线伺服系统高精度控制的需要，因此数字控制器是必然选择。数字控制器的优点表现在：参数修改方便，能够实现复杂的控制器算法，能够满足高精度控制的要求。另外数字控制器适合集成化，模块化设计，相对于模拟控制器其体积大大缩小，而且功耗明显降低，这对于航天应用非常有吸引力。另外系统的更新换代由于只涉及软件而更为容易。 

中国专利ZL201020697906.0公开了一种基于NIOSII微处理器的集成化天线数字控制装置，这种结构的天线数字控制装置主要是在以FPGA内置NIOSII微处理器核实现的计算系统，虽然其克服了外设接口多的缺点，但其运算速度慢，难以处理复杂算法，在对实时性要求高的场合并不适用。 

实用新型内容

本实用新型技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于DSP的 天线数字化控制装置，提高了天线伺服系统的实时性，进一步提高整个天线伺服系统的性能。 

本实用新型的技术解决方案：基于DSP的天线数字化控制装置，其特点在于包括：FPGA模块、接口模块、A/D转换模块和DSP模块；所述DSP模块包括DSP芯片、第一外扩Flash存储器和第一外扩SDRAM；所述DSP芯片分别与第一外扩Flash存储器、第一外扩SDRAM和A/D转换模块连接，同时所述DSP芯片还与FPGA模块双向连接；所述FPGA模块通过接口模块与上位机和天线驱动单元双向连接，同时FPGA模块还与A/D转换模块连接。 

所述FPGA模块包括FPGA芯片、配置芯片、第二外扩Flash存储器和第二外扩SDRAM；所述FPGA芯片分别与配置芯片、第二外扩Flash存储器和第二外扩SDRAM连接，同时与DSP芯片双向连接。 

所述接口模块由PCI桥接芯片构成。 

所述A/D转换模块包括A/D转换芯片和多路选择芯片组成；A/D转换芯片分别与FPGA模块和DSP芯片连接，多路选择芯片与DSP芯片连接。 

所述DSP芯片为浮点型DSP芯片，可以采用美国TI公司的DSPTMS320C6000系列。 

所述FPGA芯片内嵌NIOS II微处理器，便于系统的功能扩展和升级；FPGA芯片采用美国Altera公司的Stratix系列芯片。 

本实用新型的原理：DSP芯片运算速度快，作为数据处理的后端，主要负责算法处理；FPGA芯片管脚众多，具备丰富的外设资源，作为数据处理的前端，即数据信息首先通过FPGA采集，在FPGA内部做相应处理后送至DSP做进一步处理，DSP处理后的数据也送至FPGA，通过FPGA向外发送。FPGA连接两路串口用于采集天线位置信息及天线开关量信号，接收机信号和推杆信号通过AD模块送至FPGA，其中接收机和推杆信号的采样由DSP控制，按键信号、时码信号也送至FPGA进行相应处理，上位机的 控制信息和天线控制器的监控信息均通过CPCI总线进行传输，并且天线控制器预留了两路串口接口可以接收数字接收机信息和三路串口接口可以接收三路惯导信息。DSP中利用定时器每10ms产生一个中断信号。当定时中断产生后，天线控制器采集天线位置信息、接收机信号、推杆信号、按键信号、时码信号，并根据上位机下发的控制指令，选择相应的工作模式，如综合跟踪、自动跟踪，进而选择相应的控制算法生成控制量，如低仰角算法、模糊PID控制算法，然后通过串口传给天线驱动单元，从而实现对天线伺服系统的高精度控制。 

本实用新型与现有技术相比的优点在于： 

(1)本实用新型采用DSP和FPGA结合的方式实现对天线伺服系统的高精度数字化控制，在很大程度上提高了天线伺服控制装置的处理速度，提高了天线伺服系统的实时性，进一步提高了整个天线伺服系统的性能。