[发明专利]一种相控阵雷达加权系数分布式计算系统

说明书

本发明提供了一种相控阵雷达加权系数分布式计算系统，适用于大阵面复杂相控阵雷达设备，包括控制及数据处理模块、接收波束形成模块以及由多个数字TR组件；所述数字TR组件包括一个数字处理模块，用于控制TR组件以及加权系数的计算，形成第一级接收数字波束；所述接收波束形成模块与数字TR组件通信，用于转发控制参数以及接收上报的第一级接收波束形成数据，完成接收波束形成及数据上报；控制及数据处理模块与接收波束形成模块通信，下发控制参数至接收波束形成模块。采用本发明的方案能够实现大阵面复杂相控阵雷达设备波束指向及天线波束形状的快速变化能力，波束调度更加灵活、快速，同时减少设计成本，保证系统性能，提高雷达的自适应能力。

技术领域

本发明涉及相控阵雷达领域，特别涉及一种相控阵雷达加权系数分布式计算系统。

背景技术

相控阵雷达是采用相控阵天线的雷达，相对于传统的机扫雷达，最大的差别在于天线无需转动即可实现天线波束的快速扫描，其主要特点为波束指向的快速变化能力以及天线波束形状的快速变化能力。前者是天线快速扫描的基础，使相控阵天线在保持不动得情况下，天线波束也可以在空间快速扫描；后者使天线波束形状可以根据雷达工作任务的不同而加以调整、变化。使相控阵雷达具有更高的对工作环境、目标环境的自适应能力，在恶劣环境下执行探测任务时具有更多的潜力。

而相控阵雷达实现天线波束快速扫描以及波束形状快速变化的关键在于对每个通道幅相的精准控制，雷达系统通常通过一组或多组幅相控制系数的控制实现这两个目标。

要实现天线波束快速扫描以及波束形状快速变化，通常有以下手段：

1、将所有频点、所有波束形状、所有波束指向所涉及的全部加权系数提前计算好存储在PROM中，雷达工作时再根据控制信息进行调用，优点为可以快速调用，响应迅速，缺点在于只适用于数据量较小的雷达系统，且雷达工作模式收到一定限制；

2、通过配置一个嵌入式计算器件，专门用于实时计算各个状态及模式下系统所需的一组加权系数，计算完成再分发到各个使用节点，其优点为调用灵活，无需外挂大容量存储设备，缺点则在于嵌入式计算器件出口通信带宽要足够大，才能保证响应时间满足系统需求，且天线通道数不能过多，否则天线快速扫描能力就受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，即对于口径较大（或天线通道数较多）、工作频点范围广、工作模式多的相控阵雷达，快速、灵活的根据系统需求产生及调用加权系数的问题，提供了一种相控阵雷达加权系数分布式计算系统，利用相控阵雷达结构及功能组成，按照加权系数的使用节点分布对整个运算过程进行拆分，分别划分为波束形成运算点及TR组件运算点，每个节点FPGA调用基本逻辑资源与MicroBlaze核协同的方式，根据控制参数对相关加权系数进行计算，即将一个独立的运算节点完成的工作量拆分为多个独立的子节点并行运算的分布式处理，节约大量运算及数据传输时间，同时又不会增加设计成本。

本发明采用的技术方案如下：一种相控阵雷达加权系数分布式计算系统，适用于大阵面复杂相控阵雷达设备，包括控制及数据处理模块、接收波束形成模块以及由多个数字TR组件组成的相控阵雷达天线阵面；

所述数字TR组件包括一个数字处理模块，数字处理模块用于控制TR组件以及完成组件内部所有通道发射加权系数、第一级接收加权系数的计算，同时形成所有通道第一级接收数字波束；

所述接收波束形成模块与数字TR组件通信，用于转发控制参数以及接收数字TR组件上报的第一级接收波束形成数据，同时完成接收波束形成及数据上报；

控制及数据处理模块与接收波束形成模块通信，下发控制参数至接收波束形成模块以及接收上报数据。