CN103279378B - 基于sar雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法，利用子系统的单片机接收上位机发送的命令和数据，并与子系统的FPGA进行通信，FPGA接收到通讯信号对该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行控制，包括射频开关的通断，各通道发射和接收功率的衰减量的控制，定时信号的输出方式控制，产生内部定时以及子系统工作状态的查询。本发明的优点：1、具有高速IO接口及多电平、高性能的计算能力；2、控制精确，对射频子系统有精确的数字控制，通过增减衰减量，实现射频子系统步进0.5dB的精确测试要求；3、灵活性高，完全的用户自定义功能；4、在线编程，修改方便。
Description
技术领域
本发明及FPGA及MCU控制领域，特别涉及一种基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法。
背景技术
在现代射频系统中，越来越多的需要加入数字控制，射频系统性能的优劣也越多的依赖于通过控制软件进行的测试。近年来，随着FPGA和单片机技术的迅猛发展，对射频系统的数字控制提出了越来越高的要求。提供一种基于FPGA和单片机技术的控制软件是现有技术需要解决的问题，FPGA和单片机技术在射频系统中的应用将越来越广泛。SAR雷达回波信号模拟器射频子系统完成1路350MHz带宽中频信号下变频，2路350MHz带宽中频信号上变频，1路1GHz带宽中频信号下变频，1路1GHz带宽IQ基带信号正交调制，输出信号功率控制，及本振、时钟、定时信号生成。
SAR雷达回波信号模拟器射频子系统控制软件是基于FPGA和单片机技术而开发的，用于对射频子系统进行控制及配合射频子系统进行测试。工作时，接收上位机发送来的命令和数据，生成1路2.4GHz采样时钟；选择外部2路定时/控制信号输入之一，按照雷达同步工作要求，对定时和控制信号进行处理，生成ADC采集和DAC播放所需的定时信号；产生1路定时/控制输出；选择内部100MHz参考晶振或外部2路100MHz外参考输入之一作为系统参考时基，具备2路100MHz参考输出功能；通过衰减器控制上变频通道、下变频通道及IQ正交调制通道的功率，控制精度0.5dB；实现两个通道的自检。
要实现上述的工作要求，需要具有通讯功能，接收上位机的命令和数据并控制射频系统工作，可以通过单片机实现；同时需要丰富的IO口，高性能的计算能力，FPGA具有大量的IO口，灵活性高，吞吐率高，研发周期短，可以满足控制要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法以实现对SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的射频开关、通道衰减量、定时器的控制以及射频系统工作状态的查询，灵活性高，吞吐率高，计算能力高，可重配置，研发周期短。
本发明是这样实现的，基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法，用于对SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行控制及配合该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行测试，该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统由FPGA和单片机实现，包括射频闭环开关控制模块、1GHz通道的衰减量控制模块、350MHz通道的衰减量控制模块和定时器控制模块；该控制方法包括以下步骤：
利用单片机接收上位机发送的命令和数据，并与FPGA进行通信，FPGA接收到通讯信号对该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行控制，包括射频开关的通断，各通道发射和接收功率的衰减量的控制，定时信号的输出方式控制，产生内部定时以及子系统工作状态的查询；
该通讯信号共有17位，包括4位命令信号，8位数据信号和5位握手信号，FPGA根据收到的命令信号进行下述相应操作：
当命令信号为“0000”时，清零操作，系统复位；
当命令信号为“0001”时，进行本振操作，将本振模块使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启本振模块相应的开关，控制本振工作状态；
当命令信号为“0010”时，将1GHz通道开关使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启1GHz通道的相应的开关；
当命令信号为“0011”时，将350MHz通道开关使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启350MHz通道的相应的开关；
当命令信号为“0100”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道发射1衰减量；
当命令信号为“0101”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道发射2衰减量；
当命令信号为“0110”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道接收通道的衰减量；
当命令信号为“1000”时，1GHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制1GHz通道发射通道的衰减量；
当命令信号为“1001”时，1GHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制1GHz通道接收通道的衰减量；
当命令信号为“1010”时，定时器控制模块根据收到的8位数据控制定时信号输出方式；
当命令信号为“1011”时，定时器控制模块根据收到的脉冲个数、脉冲周期和脉宽产生内部定时信号并且输出。
作为上述方案的进一步改进，FPGA通过MCU接收上位机发送来的命令和数据，并且控制射频闭环开关控制模块、1GHz通道的衰减量控制模块、350MHz通道的衰减量控制模块和定时器控制模块工作；
该射频闭环开关控制模块实现对本振开关、1GHz通道开关和350MHz通道开关的选择；
该1GHz通道的衰减量控制模块实现对1GHz通道的发射通道和接收通道的功率衰减量的控制；
该350MHz通道的衰减量控制模块实现对350MHz通道的发射通道和接收通道的功率衰减量的控制；
该定时器控制模块实现产生内部定时信号的功能以及定时/控制信号和外TTL信号的选择输出控制。
优选地，该控制方法采用模块化处理方式，将要实现的功能进行了功能模块划分，射频闭环开关控制模块用于控制本振、1GHz通道、350MHz通道的开关状态，控制本振工作在三种模式的一种模式下控制1GHz通道的发射、接收和发射自检的开关状态，控制350MHz通道的发射、接收和发射自检的开关状态，1GHz通道的衰减量控制模块控制其发射和接收通道的功率在0~30dB的动态衰减范围衰减，350MHz通道的衰减量控制模块控制其发射和接收通道的功率在0~30dB的动态衰减范围衰减，定时器控制模块控制定时信号的输出方式，产生内部定时。
采用本发明的控制方法制成的软件系统，因而具有以下优点：1、灵活性高，完全的用户自定义功能，可根据基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统及用户的需求进行修改；2、在线编程，修改方便；3、控制精确，对基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统有精确的数字控制；4、计算性能高，支持并行处理，计算速度快。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式提供的基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法应用于MCU部分的流程图；
图2为本发明较佳实施方式提供的基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法应用于FPGA部分的软件架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法，用于对该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行控制及配合该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行测试。该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统控制方法由FPGA和单片机实现，包括射频闭环开关控制模块、1GHz通道的衰减量控制模块、350MHz通道的衰减量控制模块和定时器控制模块。
FPGA与MCU通讯，通过MCU接收上位机发送来的命令和数据，并且控制射频闭环开关控制模块、1GHz通道的衰减量控制模块、350MHz通道的衰减量控制模块和定时器控制模块工作。该射频闭环开关控制模块实现对本振开关、1GHz通道开关和350MHz通道开关的选择。该1GHz通道的衰减量控制模块实现对1GHz通道的发射通道和接收通道的功率衰减量的控制。该350MHz通道的衰减量控制模块实现对350MHz通道的发射通道和接收通道的功率衰减量的控制。该定时器控制模块实现产生内部定时信号的功能以及定时/控制信号和外TTL信号的选择输出控制。
参见图1~图2，基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法通过上位机利用操作软件发送命令和数据，单片机接收上位机发送过来的命令和数据，经过判断处理将接收到的通讯信号（命令和数据）发送给FPGA。
该控制方法通过MCU实现上位机与FPGA的通信，然后通过FPGA实现对射频系统的射频开关、通道衰减量、定时器的控制以及射频系统工作状态的查询；所述的控制软件具有高速IO接口及多电平、高性能的计算能力，灵活的配置模式的优点。
MCU通讯接口利用AVR单片机Atmega128通过ICCAVR编译器编程实现，性能高，功耗低，可实现高速通讯。FPGA控制软件利用Xilinx平台编码，采用spartan3a系列xc3s400a-5ft256芯片实现。
发送给FPGA的通讯信号共有17位，包括4位命令信号，8位数据信号和5位握手信号。FPGA根据收到的命令进行下述相应操作：
当命令为“0000”时，清零操作，系统复位；
当命令为“0001”时，进行本振操作，将单片机的本振模块使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启本振模块相应的开关，控制本振工作状态；
当命令为“0010”时，将1GHz通道开关使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启1GHz通道的相应的开关；
当命令为“0011”时，将350MHz通道开关使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启350MHz通道的相应的开关；
当命令为“0100”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道发射1衰减量；
当命令为“0101”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道发射2衰减量；
当命令为“0110”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道接收通道的衰减量；
当命令为“1000”时，1GHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制1GHz通道发射通道的衰减量；
当命令为“1001”时，1GHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制1GHz通道接收通道的衰减量；
当命令为“1010”时，定时器控制模块根据收到的8位数据控制定时信号输出方式；
当命令为“1011”时，定时器控制模块根据收到的脉冲个数、脉冲周期和脉宽产生内部定时信号并且输出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法，用于对SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行控制及配合该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行测试，该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统控制方法由FPGA和单片机实现，包括射频闭环开关控制模块、1GHz通道的衰减量控制模块、350MHz通道的衰减量控制模块和定时器控制模块；其特征在于：该控制方法包括以下步骤：
利用单片机接收上位机发送的命令和数据，并与FPGA进行通信，FPGA接收到通讯信号对该SAR雷达回波信号模拟器射频子系统进行控制，包括射频开关的通断，各通道发射和接收功率的衰减量的控制，定时信号的输出方式控制，产生内部定时以及子系统工作状态的查询；
该通讯信号共有17位，包括4位命令信号，8位数据信号和5位握手信号，FPGA根据收到的命令信号进行下述相应操作：
当命令信号为“0000”时，清零操作，系统复位；
当命令信号为“0001”时，进行本振操作，将单片机的本振模块使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启本振模块相应的开关，控制本振工作状态；
当命令信号为“0010”时，将1GHz通道开关使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启1GHz通道的相应的开关；
当命令信号为“0011”时，将350MHz通道开关使能置1，射频闭环开关控制模块根据收到的8位数据，开启350MHz通道的相应的开关；
当命令信号为“0100”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道发射1衰减量；
当命令信号为“0101”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道发射2衰减量；
当命令信号为“0110”时，350MHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制350MHz通道接收通道的衰减量；
当命令信号为“1000”时，1GHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制1GHz通道发射通道的衰减量；
当命令信号为“1001”时，1GHz通道的衰减量控制模块根据收到的8位数据控制1GHz通道接收通道的衰减量；
当命令信号为“1010”时，定时器控制模块根据收到的8位数据控制定时信号输出方式；
当命令信号为“1011”时，定时器控制模块根据收到的脉冲个数、脉冲周期和脉宽产生内部定时信号并且输出。
2.根据权利要求1所述的基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法，其特征在于：
FPGA通过MCU接收上位机发送来的命令和数据，并且控制射频闭环开关控制模块、1GHz通道的衰减量控制模块、350MHz通道的衰减量控制模块和定时器控制模块工作；
该射频闭环开关控制模块实现对本振开关、1GHz通道开关和350MHz通道开关的选择；
该1GHz通道的衰减量控制模块实现对1GHz通道的发射通道和接收通道的功率衰减量的控制；
该350MHz通道的衰减量控制模块实现对350MHz通道的发射通道和接收通道的功率衰减量的控制；
该定时器控制模块实现产生内部定时信号的功能以及定时/控制信号和外TTL信号的选择输出控制。
3.根据权利要求2所述的基于SAR雷达回波信号模拟器射频子系统的控制方法，其特征在于：该控制方法采用模块化处理方式，将要实现的功能进行了功能模块划分，射频闭环开关控制模块用于控制本振、1GHz通道、350MHz通道的开关状态，控制本振工作在三种模式的一种模式下，控制1GHz通道的发射、接收和发射自检的开关状态，控制350MHz通道的发射、接收和发射自检的开关状态，1GHz通道的衰减量控制模块控制其发射和接收通道的功率在0~30dB的动态衰减范围衰减，350MHz通道的衰减量控制模块控制其发射和接收通道的功率在0~30dB的动态衰减范围衰减，定时器控制模块控制定时信号的输出方式，产生内部定时。
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