一种新型相控阵接收组件的设计与实现

高群福

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081)

0 引言

当前测控和雷达系统越来越多地使用天线阵列，天线阵列在通信、信号情报、雷达和电子战等方面的应用越来越广泛。但是，天线阵列的推广使用受系统开发时间过长、外场升级不便和成本过高等因素的制约。传统相控阵系统采用分立元件设计，功能和性能与利用当前先进集成电路所开发的系统相差很大，必须打破过去导致阵列开发周期长、静态寿命周期短和服务费用高昂的传统壁垒[1-2]。

传统的相控阵接收系统设计，采用接收信道下变频与模拟移相器实现，设备体积庞大、功耗高、技术移植和系统调试复杂[3-4]。本文采用新的接收组件设计思路，定制化的芯片实现射频信道部分[5]，数字波束形成体制降低了硬件设备的复杂度，旨在将射频输入信号转换为数字信号，并提供足够的处理能力以生成一个子阵间的便于传输的数据流[6-7]；通过更新接收组件的频率、带宽、扫描角度、波束特性和数据接口等可重构接口，实现在不同领域的不同应用需求。

1 总体设计

大规模相控阵系统，天线单元数量数以万计，与之对应的接收组件数量也十分庞大。因此，对接收组件的成本、体积和功耗提出了要求[8-9]。

需要采用一种全新的设计方案，满足上述需求。采用数字波束形成体制，以一片Cyclone IV系列FPGA作为数字处理核心，采用定制化、高度集成的射频芯片完成射频输入到数字中频的转换，使用光纤将数据传输出去，满足接口的通用性[10]。……