[发明专利]基于FPGA的相控阵雷达移相器方法

说明书

本发明公开了基于FPGA的相控阵雷达移相器算法，主要解决现有技术中存在的现有移相器算法补正繁琐且反应速度慢的问题。该算法包括如下步骤：上位机下发数据、接收数据并解析、三角函数查表、X坐标查表、数字移相器移相码计算、补偿相位地址计算、得出实际相位。通过上述方案，本发明达到了算法简单，提高了反应速度，同时由于不需要对额外的数据进行处理，大大提升了性能的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于相控阵天线领域，具体涉及基于FPGA的相控阵雷达移相器方法。

背景技术

传统的相控阵天线波束控制都采用FPGA程序进行实时解算，主要包含两种方式，矢量调制器VM控制和移相器控制。矢量调制器VM控制主要利用DA芯片把解算出来的数据进行数字信号到模拟信号的转换，然后打到矢量调制器VM芯片(即AD5360芯片)；移相器控制是通过把解算出来的数据直接打到数字移相器。但是现有的ROM除了要存储X坐标外，还要存储指向幅相补偿存储首地址、指向三角函数存储首地址、通道数、幅度数、相位数、相位等级，同时除了X坐标以外，其他的参数作用不大，只是增加计算步骤，时间冗余大，从而导致移相器算法步骤比较繁琐，解算时间较长，少则几微秒，多则十几微秒，对性能影响较大，这对于现在雷达领域中要求的快速精准、高可靠性的要求理念不服，因此对现有雷达移相器算法进行改进使得反应快速、高可靠性是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于FPGA的相控阵雷达移相器方法，主要解决现有技术中存在的现有移相器算法补正繁琐且反应速度慢的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于FPGA的相控阵雷达移相器方法，包括如下步骤：

1)上位机下发数据：上位机下发根据用户需求得出的频率码、方位码和波束选择；

2)接收数据并解析：下位机接收数据，初始化通道总数，根据转换公式将频率码解析转换成频率，并计算出相应的频率牵引，把接收到的方位码进行寄存，根据选择的波束开始解算标示；

3)三角函数查表：解算标示有效时，把接收到的方位码作为地址，从FPGA内嵌的IP核ROM中取出相应的三角函数数据，当取出的数据是正数，不做处理，当取出的数据时负数，则取反后加1，同时使能三角函数查表完成标示；

4)X坐标查表：三角函数查表完成标示有效时，依次从FPGA内嵌的IP核ROM中取出X所有坐标数据；

5)数字移相器移相码计算：开始解算标示有效时，把输入频率寄存，三角函数查表完成标示有效时，判断三角函数数据的值，然后输入频率经过加法和乘法变换处理后，最终得出理论相位，同时使能理论相位有效标示：

6)补偿相位地址计算：理论相位有效标示有效时，根据频率牵引，通道总数和现在对应的通道数的计算得出补偿相位地址，同时使能相位数据有效标示；

7)得出实际相位：相位数据有效标示有效时，根据补偿相位地址从FPGA内嵌的IP核RAM中取出相应的补偿相位数据，理论相位有效标示有效时，根据理论相位与补偿相位计算得出实际相位。

具体地，所述步骤5中加法和乘法变换处理过程为当第22位为0，高17位置为全1，低22位取反加1；当第22位为1，高17位置为全0，低22位取反加1，然后和输入频率相乘，得到一个值X，再把X和X坐标数据相乘，得到另一个值Y，把得到的Y的高7位保留，低位四舍五入。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明相对于现有移相器来说，只需要在FPGA内嵌的IP核ROM中存储雷达应用时X、Y、Z三坐标中的一维坐标系X坐标，不需要对不起作用的其他参数进行存储，从而缩短了计算步骤，使得相控阵雷达移相器算法简单，提高了反应速度，同时由于不需要对额外的数据进行处理，大大提升了性能。

附图说明