[发明专利]基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法及系统

权利要求书

1.一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，指向误差修正模块完成相控阵天线波束指向误差修正，输入为离轴角θ和旋转角输出为经过修正之后的离轴角θ和旋转角

步骤2，三角函数计算模块完成输入角度的三角函数计算，输入经指向误差修正之后的离轴角θ和旋转角输出和sinθ；

步骤3，地址计算模块完成控制码的存储地址计算，输入为三角函数和sinθ，阵元坐标，频率，温度，幅度补偿数据存储表，相位补偿数据存储表，温度补偿数据存储表，输出全部通道的量化数据在flash中的存储地址；

步骤4，查表模块完成波束控制码的flash读取，输入为存储在RAM中的波控码flash存储地址，输出为波控码数据；

所述地址计算模块采用基于FPGA的流水线计算方法，流水线共分13级，最大延迟13个时钟周期。

2.如权利要求1所述的一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，对所述步骤1和步骤2中的离轴角θ和旋转角进行2的整数次幂等分量化，量化公式如下：

其中mod(X，2^N)表示X对2^N求余，round()表示就近取整,N表示量化位宽。

3.如权利要求2所述的一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，地址计算模块中量化数据存储地址按下式计算：

量化数据存储地址＝频率首地址+通道号首地址+幅度等级首地址+相位等级地址；

其中，

频率首地址＝每个频率的字节数/2*频率等级＝921600*频率等级；

通道号首地址＝每个通道的字节数/2*通道编号＝3600*通道编号；

幅度等级首地址＝幅度等级*360；

相位等级地址＝相位等级*2；

频率等级与输入频率编号一一对应；

幅度等级是输入频率、通道号的函数，存储在幅度补偿数据存储表中。

4.如权利要求3所述的一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，所述相位等级由通过计算得到的相位确定，相位计算公式如下：

相位＝理论相位+相位补偿+温度补偿；

其中理论相位计算公式如下：

式中，x和y分别是阵元的横坐标和纵坐标，λ是波长，λ＝c/f，其中c是光速，f是频率；

相位补偿数据是输入频率及通道号的函数，通过整机装配后的通道校准得到，存储在相位补偿数据存储表中；

温度补偿数据是输入温度及通道号的函数，存储在温度补偿数据存储表中。

5.如权利要求4所述的一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，理论相位、相位补偿和温度补偿数据的量化方法如下：

其中mod(X，2^N)表示X对2^N求余，round()表示就近取整，N是量化位宽。

6.如权利要求4所述的一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，坐标x和y与参考频率的波长λ相除后一起进行量化，量化公式如下：

其中mod(X，2^N)表示X对2^N求余，round()表示就近取整，N表示量化位宽；得到的N位二进制值的最高位表示符号，第高2位到高4位表示‘整数’，低(N-4)位表示‘小数’；

计算出参考频率下的理论相位，再乘以频率系数，得到对应输入频率下的理论相位，其中频率系数是由于频率不同导致计算结果与根据参考频率计算的结果之比。

7.如权利要求4所述的一种基于流水线设计的相控阵天线波束控制码计算方法，其特征在于，相位计算完成之后，乘以常数k，再截位，将按整数次幂等分量化的相位转化为180个相位等级，进而求出相位地址。