一种虚拟化矩形雷达波束控制方法∗

(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088)

0 引言

波束控制系统作为相控阵雷达的重要组成之一,实时计算雷达阵面所有组件相位和控制驱动,产生组件工作控制时序,从而完成天线波束的快速扫描,实现目标搜索和跟踪[1]。另一方面,现代雷达波控系统的功能已不局限于波束扫描的完成,波束控制已从单纯的波束指向控制变为相控阵天线系统的综合控制网络,可实现对雷达阵面健康状态实时监控。波束控制系统的关键器件为波束控制主处理芯片,它是实现相控阵雷达单元控制和波束计算的核心部分。

主处理芯片接收到包含通信方向的控制信号后,根据控制软件提供的算法计算出各个移相器的相移量,然后通过天线控制器来控制馈电网络完成移相过程[2]。由于移相器能够补偿同一信号到达各个不同阵元而产生的时间差,所以此时天线阵的输出同相叠加达到最大。一旦信号方向发生变化,只要通过调整移相器的相移量就可使天线阵波束的最大指向作相应的变化,从而实现波束扫描和跟踪[3]。

FPGA作为雷达波束控制核心器件,利用其丰富的逻辑单元和I/O管脚、可重复编程和配置功能、高速CMOS工艺、功耗低、与CMOS和TTL电平兼容等特点,将波控码值运算、控制、多接口配置、系统检测等集成在一片芯片中处理完成,简化了波控电路设计,降低了系统成本,提高了系统可靠性。同时,FPGA也是设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一[4]。……