CN108020821A - 一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统及其实现方法，主要解决现有技术中存在的测试繁琐，增加检测成本，检测工作效率低下等问题。该系统包括上位机，与上位机连接的FPGA芯片，内置于上位机的界面控制模块，与界面控制模块连接的测试控制模块，与测试控制模块连接的命令解析模块，与命令解析模块连接的命令生成模块，以及与FPGA芯片连接的串口通信模块。测试控制模块包括与命令解析模块连接的DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块，其中，串口通信模块与FPGA芯片连接。本发明具有操作简便、兼容性能良好、测试项目完毕、测试效率高等优点。

Description

一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及有源相控阵雷达天线技术领域，尤其是一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统及其实现方法。

背景技术

相控阵雷达，即相位控制电子扫描阵列雷达，利用大量个别控制的小型天线元件排列成天线阵面，每个天线单元都由独立的开关控制，基于惠更斯原理通过控制各天线元件发射的时间差，就能合成不同相位(指向)的主波束，而且在两个轴向上均可进行相位变化。相控阵雷达分为无源相控阵雷达和有源相控阵雷达两种，有源相控阵雷达较无源相控阵雷达更优异。相控阵雷达具有波束指向灵活，可同时形成多个独立波束，目标容量大，适应能力强，抗干扰性良好等优点，被广泛运用于雷达探测领域。

波束控制电路作为相控阵雷达天线的控制组件，波束控制电路的性能参数直接影响相控阵雷达天线的增益、损耗、频谱、噪声、波形等等通信性能，目前，大多数控阵雷达波束控制电路检测采用各独立的参数测试仪，虽然，能准确的检测波束控制电路各项性能，但是，需要反复拆接测试线，使用多种测试仪器，如此一来，便使得测试过程较为繁琐，检测工作效率低下。另外，各测试仪器之间的程序不统一，若想完备地检测相控阵雷达天线波束控制电路，需要投入更多测试设备，增加的生产投入成本。

因此，急需对相控阵雷达天线波束控制电路的检测进行改进，实现波束控制电路快捷检测，提高测试系统匹配兼容性，减少测试仪器，降低检测投入成本，简化波束控制电路检测作业流程。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的在于提供一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统及其实现方法，主要解决现有技术中存在的测试繁琐，增加检测成本，检测工作效率低下等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，包括上位机，与上位机连接的FPGA芯片，内置于上位机的界面控制模块，与界面控制模块连接的测试控制模块，与测试控制模块连接的命令解析模块，与命令解析模块连接的命令生成模块，以及与FPGA芯片连接的串口通信模块；所述测试控制模块包括分别与命令解析模块连接的DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块；其中，串口通信模块与FPGA芯片连接。

具体地，所述命令解析模块，用于接收测试控制模块下发的命令，并读取相应的命令。

进一步地，所述命令生成模块，用于将命令解析模块发送的命令合成波束控制电路的控制指令。

进一步地，所述DA读写模块，用于对相控阵雷达天线波束控制电路进行电压写入和读取。

进一步地，所述通道幅相控制模块，用于根据DA读写模块写入波束控制电路的电压进行相控阵雷达天线输出幅度和相位调整。

进一步地，所述系统自检模块，用于对相控阵雷达天线波束控制电路的通信连接、DA读写和温度进行检测。

进一步地，所述波束控制算法验证模块，用于读取FPGA芯片检测该相控阵雷达天线波束控制电路的性能数据，并与预设相控阵雷达天线近场基础数据比对。

进一步地，所述电源脉冲控制模块，用于生成控制相控阵雷达天线波束控制电路进行相控阵雷达天线输入电源占空比调整的高低电平，并改变相控阵雷达天线收发状态。

进一步地，所述波束控制电路闪存控制模块，用于读取波束控制电路参数数据，并写入相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中。

进一步地，所述衰减幅度控制模块，用于发送衰减信号至FPGA芯片，并控制相控阵雷达天线衰减幅度等级。

更进一步地，所述波束控制电路闪存控制模块读取波束控制电路参数数据包括相控阵雷达天线三角函数、幅度相位补偿、频率等级。

优选地，所述命令解析模块包括并行连接的项目文件读取模块和波束控制协议解析模块。

进一步地，所述相控阵雷达天线近场基础数据包括波束控制电路的角度和相位。

更进一步地，所述DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块下发的信号均依次通过命令解析模块、命令生成模块和串口通信模块传输至PFGA芯片。

相控阵雷达天线波束控制电路检测系统的实现方法，包括以下步骤：

步骤S01，建立上位机、FPGA芯片和相控阵雷达天线波束控制电路通讯连接；由系统自检模块进行波束控制电路进行通信连接、DA读写和温度检测，并判定上位机与波束控制电路通讯连接是否正常，若是，则继续判定DA读写通道是否顺畅，否则，上位机显示通道故障，返回继续通讯连接；判断DA读写通道是否顺畅，若是，则进行波束控制电路温度检测，否则，上位机显示DA读写通道异常，返回继续通讯连接；判定波束控制电路温度是否正常，若是，则进入步骤S02，否则，上位机显示波束控制电路温度异常，结束检测，并进行波束控制电路故障排除。

步骤S02，由上位机的界面控制模块向通道幅相控制模块下发、用于控制相控阵雷达天线波束控制电路的角度和相位的通道幅相修正数据，并将该数据存储于相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中。

步骤S03，由上位机控制DA读写模块向波束控制电路写入测试电压，并从FPGA芯片中读取该测试电压对应的波束控制电路工作电压；判定写入的测试电压与读取的工作电压是否一致，若是，则进入步骤S04，否则，上位机显示波束控制电路电压异常，结束检测，并进行波束控制电路故障排除。

步骤S04，上位机利用FPGA芯片从相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中读取相控阵雷达天线波束控制电路的角度和相位；并与预设的近场相应数据对比判定是否一致，若是，则进入步骤S05，否则，上位机显示波束控制电路的角度和相位异常，结束检测，并进行波束控制电路故障排除。

步骤S05，上位机利用电源脉冲控制模块下发改变相控阵雷达天线收发状态的高低电平，并在相控阵雷达天线波束控制电路的收发切换引脚处测量当前电平；判定下发的高低电平与所测量的当前电平是否一致，若是，则进入步骤S06，否则，结束检测，并进行波束控制电路故障排除。

步骤S06，根据波束控制电路闪存控制模块向波束控制电路的Flash中写入三角函数、幅度相位补偿和频率等级，判定FPGA芯片反馈的信息，若反馈信息为FF，则重新写入，否则，进入步骤S07。

步骤S07，利用衰减幅度控制模块向波束控制电路下发幅度信号，检测相控阵雷达天线的波形幅度，判定相控阵雷达天线的波形幅度是否增加或减小，若是，则结束检测，否则，上位机显示控阵雷达天线衰减异常，并进行波束控制电路故障排除。

进一步地，所述步骤S01中，系统自检模块检测判定上位机与波束控制电路通讯连接，当系统自检模块读取当前相控阵雷达天线波束控制电路的版本号一致，则上位机与与波束控制电路通讯连接正常。

更进一步地，所述步骤S01中，判断DA读写通道是否顺畅，利用DA读写模块下发预设的电压数据，当DA读写模块下发的预设电压数据和回读的电压数据一致，则DA读写通道正常，若回读数据为非数字或不同电压数据，则DA通道异常。

更进一步地，所述DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块下发的数据或信号在命令解析模块被解析，并在命令生成模块内生成波束控制电路执行的命令，经串口通信模块传输至FPGA芯片。

更进一步地，所述命令解析模块解析下发的数据或信号，并生成波束控制电路执行的命令，具体步骤如下：

步骤S11，在上位机预设波束控制电路各寄存器的通道地址；由上位机的界面控制模块选择波束控制电路检测项目的协议文件，并将该协议文件反序列化成波控指令结构体。

步骤S12，根据上位机的界面控制模块下发至波控指令结构体的查找指令，并通过关键字的方式查找该查找指令对应的执行指令。判定所述执行指令的每个字节的中是否含有函数，若含有函数，则进入步骤S13，否则进入步骤S14。其中，执行指令任意字节含有的“()”中含有关键字，则表示有函数。

步骤S13，根据含有函数的执行指令，通过关键字的方式查询预设在上位机内的函数模块，判定执行指令类型：

当执行指令为浮点数的角度时，将该角度转换成整数类型，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，用于传输至波束控制电路。

当执行指令为浮点数的测试电压时，将该测试电压转换成整数类型，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，用于传输至波束控制电路控制相控阵雷达天线幅度和相位。

当执行指令为脉冲切换信号时，该脉冲切换信号包括频率、占空比和时钟周期信息，根据脉冲切换信号的频率、占空比和时钟周期信息生成高低电平，用于下发至波束控制电路控制相控阵雷达天线的接收或发送状态。

当执行指令为通道函数时，查找该通道函数对应的通道地址，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中。

步骤S14，将不含函数的执行指令存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，并由串行连接的方式传输至波束控制电路。

步骤S15，由波束控制电路反馈整点类型的工作电压，将该工作电压转换成双精度的浮点数，并回传至上位机界面控制模块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地利用FPGA芯片作为波束控制电路检测控制部件，利用集成化的测试系统，使用统一的逻辑语言，依次进行波束控制电路各性能测试，与传统的检测仪器相比，各模块间的兼容性能更优良，减少测试仪器投入。并且，通过建立上位机、FPGA芯片和波束控制电路的通信连接，由串口通信模块传输各测试指令，并反馈相对于的测试信息，与传统的测试仪器反复拆、接线相比，其检测更便捷，简化波束控制电路检测作业流程，克服了各测试仪器执行的逻辑指令不兼容的问题，解决单一测试仪器只能匹配一个波束控制电路测试性能项目的问题，进而，降低波束控制电路检测投入成本。

(2)本发明通过设置DA读写模块，一方面，通过对波束控制电路进行测试电压写入，并回读当前波束控制电路的工作电压，为了检测波束控制电路正常工作电压提供保障，避免波束控制电路过压或欠压运行，延长相控阵雷达天线使用寿命。另一方面，根据DA读写模块写入电压信号，用于控制相控阵雷达天线的输出波形幅度和相位，检测波束控制电路的工作电压，以解决因波束控制电路电压异常致使相控阵雷达天线发送的信号波形异常，保证相控阵雷达天线发送或接收正常的雷达信号，进而，降低雷达天线发送或接收的信号误码率。

(3)本发明通过波束控制算法验证模块读取相控阵雷达天线波束控制电路的相位和角度，并与近场测试中的基础数据进行比对，判定雷达天线的信号传输能力和抗干扰能力。另外，还能验证FPGA芯片的波束控制算法，保证FPGA芯片传输至相控阵雷达天线波束控制电路的各项指令正确率，避免因FPGA芯片波束控制算法错误致使相控阵雷达天线波束控制电路检测误差。

(4)本发明通过简化波束控制电路检测的控制流程，简化各项修正的性能数据写入操作，解决了相控阵雷达天线波束控制电路测试时人工下发指令出现的异常状况和性能参数测试项目不同而产生的指令等信息不统一的问题，进而，提高相控阵雷达天线波束控制电路测试效率，保证测试准确性。

(5)不仅如此，本发明作的命令解析模块解析将上位机界面控制模块下发的各种指令与数据分别转换成波束控制电路识别的操作指令，实现相控阵雷达天线状态控制和性能测定，解决了各检测程序兼容性的问题，为波束控制电路检测提供了保障。另外，本发明巧妙地将各类指令系统分类成带有函数和不含函数两大部分，在保证解析兼容性的同时，也能减少不含函数部件的解析工作量，提高测试的通信解析效率。通过将下发的数据解析成波束控制电路识别的操作指令，以控制相控阵雷达天线的收发状态，检测波束控制电路个通道的连接情况和电路工作情况，并且将检测获得的工作电压反馈至上位机，形成相控阵雷达天线波束控制电路检测系统下发、反馈的闭环检测解析。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的实现方法逻辑图。

图3为命令解析模块解析过程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图2所示，本发明提供了一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，包括上位机，与上位机连接的FPGA芯片，内置于上位机的界面控制模块，与界面控制模块连接的测试控制模块，与测试控制模块连接的命令解析模块，与命令解析模块连接的命令生成模块，以及与FPGA芯片连接的串口通信模块；所述测试控制模块包括分别与命令解析模块连接的DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块；其中，串口通信模块与FPGA芯片连接。

该检测系统的实现方法，具体如下：

首先，建立上位机、FPGA芯片和相控阵雷达天线波束控制电路通讯连接；由系统自检模块进行波束控制电路进行通信连接、DA读写和温度检测，并判定上位机与波束控制电路通讯连接是否正常。当且仅当，波束控制电路通信连接、DA读写、温度均正常时，才进入波束控制电路测试阶段，否则，需要进行故障排查。其中，当系统自检模块读取当前相控阵雷达天线波束控制电路的版本号与实际版本号一致，则表示上位机与与波束控制电路通讯连接正常。具体脚本如下：

rtnList＝RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("Read_FPGA_Version",new List<string>(){"1"})；

if(rtnList.Count＝＝2)

lsb_信息提示.Items.Add("模拟端机FPGA版本：V"+rtnList[0].ToString()+"."+rtnList[1].ToString())；

else

lsb_信息提示.Items.Add("模拟端机FPGA版本：查询失败！")；

rtnList＝RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("Read_FPGA_Version",new List<string>(){"2"})；

if(rtnList.Count＝＝2)

lsb_信息提示.Items.Add("母板FPGA版本：V"+rtnList[0].ToString()+"."+rtnList[1].ToString())；

else

lsb_信息提示.Items.Add("母板FPGA版本：查询失败！")；

//系统复位

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("Reset")；

//波控自检

rtnList＝RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("CheckSelf",sendParList)；

if(rtnList.Count＝＝4)

{lsb_信息提示.Items.Add("Flash自检数："+rtnList[0].ToString()+"Flash正常数："+rtnList[1].ToString())；

lsb_信息提示.Items.Add("DA总数："+rtnList[2].ToString()+"正常DA数："+rtnList[3].ToString())；}

else

{lsb_信息提示.Items.Add("波控自检：失败！")；}

其次，由上位机的界面控制模块向通道幅相控制模块下发、用于控制相控阵雷达天线波束控制电路的角度和相位的通道幅相修正数据，并将该数据存储于相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中。其中，数据格式采用VM数据文件，通过在FFlash中查询VM文件得到对应通道的I，Q电压值，进而，完成通道福相控制操作，下面，以dI1，dI2，dQ1和dQ2四个通道进行说明，具体脚本如下：

public bool f_直接控制通道幅相_One(string filePath,int channelNumber,int mag,int phase)

{VMstruct[，，]VM＝VM_解析(filePath)；

if(VM＝＝null)

return false；

try

{double dI1，dI2，dQ1，dQ2；

int phaseIndex＝GetPhaseIndex(phase，m_SystemConfigure_CM.angle_步进)；

dI1＝VM[channelNumber,mag,phaseIndex*2].VMFloat；

dQ1＝VM[channelNumber,mag,phaseIndex*2+1].VMFloat；

dI2＝m_SystemConfigure_CM.VMC_double-dI1；

dQ2＝m_SystemConfigure_CM.VMC_double-dQ1；

m_WaveControl.f_波控指令("WriteAD5360flaot_XReg",new List<string>(){"1",m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DA.ToString(),(m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DAChannel*4+0).ToString(),dI1.ToString()})；

m_WaveControl.f_波控指令("WriteAD5360flaot_XReg",new List<string>(){"1",m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DA.ToString(),(m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DAChannel*4+1).ToString(),dI2.ToString()})；

m_WaveControl.f_波控指令("WriteAD5360flaot_XReg",new List<string>(){"1",m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DA.ToString(),(m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DAChannel*4+2).ToString(),dQ1.ToString()})；

m_WaveControl.f_波控指令("WriteAD5360flaot_XReg",new List<string>(){"1",m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DA.ToString(),(m_SystemConfigure_CM.m_阵面分布[channelNumber].m_DAChannel*4+3).ToString(),dQ2.ToString()})；

VM＝null；

return true；}

catch

{return false；}}

然后，由上位机控制DA读写模块向波束控制电路写入测试电压，具有脚本如下：

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("写AD5360电压",60,"-"))；

if(cmb_选择设置通道.SelectedIndex<16)

{RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("WriteAD5360flaot_XReg",new List<string>(){cmb_选择设置模块.Text,cmb_选择设置DA.Text,cmb_选择设置通道.Text,cmb_设置电压.Text})；

lsb_信息提示.Items.Add("模块："+cmb_选择设置模块.Text+"DA："+cmb_选择设置DA.Text+"通道："+cmb_选择设置通道.Text+"电压："+cmb_设置电压.Text+"V")；}

if(cmb_选择设置通道.SelectedIndex＝＝16)

{for(int m＝0；m<16；m++)

{RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("WriteAD5360flaot_XReg",new List<string>(){cmb_选择设置模块.Text,cmb_选择设置DA.Text,m.ToString(),cmb_设置电压.Text})；

lsb_信息提示.Items.Add("模块："+cmb_选择设置模块.Text+"DA："+cmb_选择设置DA.Text+"通道："+m.ToString("D2")+"电压："+((m+1)*-0.05).ToString("F2")+"V")；}}

Thread.Sleep(1)；

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("LDAC")；

lsb_信息提示.Items.Add("当前状态：写AD5360电压完毕！")；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("＝",60,"＝"))；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；

从FPGA芯片中读取该测试电压对应的波束控制电路工作电压，判定写入的测试电压与读取的工作电压是否一致，若一致则继续进行检测，否则进行波束控制电路故障排除，其读取电压脚本如下：

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("读AD5360电压",60,"-"))；

sendParList＝new List<string>()；

sendParList.Add(cmb_选择读模块.Text)；

sendParList.Add(cmb_选择读DA.Text)；

string command＝""；

switch(cmb_选择读类型.SelectedIndex)

{case 0:command＝"ReadAD5360_X1Reg"；break；

case 1:command＝"ReadAD5360_X2Reg"；break；

case 2:command＝"ReadAD5360_CReg"；break；

case 3:command＝"ReadAD5360_MReg"；break；}

if(cmb_选择读通道.SelectedIndex＝＝16)

{for(int m＝0；m<16；m++)

{rtnList＝RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令(command,new List<string>(){cmb_选择读模块.Text,cmb_选择读DA.Text,m.ToString()})；

if(rtnList.Count＝＝1)

lsb_信息提示.Items.Add("模块："+cmb_选择读模块.Text+"DA："+cmb_选择读DA.Text+"通道："+m.ToString("D2")+"电压："+rtnList[0]+"V")；

else

lsb_信息提示.Items.Add("模块："+cmb_选择读模块.Text+"DA："+cmb_选择读DA.Text+"通道："+m.ToString("D2")+"电压：失败！")；}}

else

{rtnList＝RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令(command,new List<string>(){cmb_选择读模块.Text,cmb_选择读DA.Text,cmb_选择读通道.Text})；

if(rtnList.Count＝＝1)

lsb_信息提示.Items.Add("模块："+cmb_选择读模块.Text+"DA："+cmb_选择读DA.Text+"通道："+cmb_选择读通道.Text+"电压："+rtnList[0]+"V")；

else

lsb_信息提示.Items.Add("模块："+cmb_选择读模块.Text+"DA："+cmb_选择读DA.Text+"通道："+cmb_选择读通道.Text+"电压：失败！")；}

然后，上位机利用FPGA芯片从相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中读取相控阵雷达天线波束控制电路的角度、相位；并与预设的近场相应数据对比，具体脚本如下：

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("解算回读",60,"-"))；

if(rbtn_CPU.Checked)

{lsb_信息提示.Items.Add("当前状态：正在回读上位机解算！")；

RX_UCS.ReadAllDA(dir+"\\"+RX_UCS.m_SystemConfigure_CM.m_项目名称+"_波控算法\\CPU解算回读.txt")；}

if(rbtn_FPGA.Checked)

{lsb_信息提示.Items.Add("当前状态：正在回读FPGA解算！")；

RX_UCS.ReadAllDA(dir+"\\"+RX_UCS.m_SystemConfigure_CM.m_项目名称+"_波控算法\\FPGA解算回读.txt")；}

lsb_信息提示.Items.Add("当前状态：解算回读数据完毕！")；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("＝",60,"＝"))；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；

然后，上位机利用电源脉冲控制模块下发改变相控阵雷达天线收发状态的高低电平，并在相控阵雷达天线波束控制电路的收发切换引脚处测量当前电平，判定下发的高低电平与所测量的当前电平是否一致，电源脉冲控制模块下发高低电平脚本如下：

CheckBox tempCHB＝(CheckBox)sender；

//单元控制

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("单元控制",60,"-"))；

if(tempCHB.Checked)

{if(rBtn_发射.Checked)

{RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SetTR",new List<string>{cmb_模块号_TR.Text,tempCHB.Text.Substring(0,1),"0","1"})；

Thread.Sleep(10)；

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SWITCH_常高低",new List<string>(){"1"})；

lsb_信息提示.Items.Add("模块"+cmb_模块号_TR.Text+"单元"+tempCHB.Text+"：发射！")；}

else

{RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SetTR",new List<string>{cmb_模块号_TR.Text,tempCHB.Text.Substring(0,1),"1","0"})；

Thread.Sleep(10)；

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SWITCH_常高低",new List<string>(){"0"})；

lsb_信息提示.Items.Add("模块"+cmb_模块号_TR.Text+"单元"+tempCHB.Text+"：接收！")；}}

else

{RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SetTR",new List<string>{cmb_模块号_TR.Text,tempCHB.Text.Substring(0,1),"0","0"})；

Thread.Sleep(10)；

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SWITCH_常高低",new List<string>(){"0"})；}

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("＝",60,"＝"))；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；

根据波束控制电路闪存控制模块向波束控制电路的Flash中写入三角函数、幅度相位补偿和频率等级，判定FPGA芯片反馈的信息，具体脚步如下：

MessageBoxButtons buttons＝MessageBoxButtons.OKCancel；

DialogResult result＝MessageBox.Show(this,"是否“写"+cmb_频率等级_VM.Text+"VM数据”？","重要提示",buttons)；

if(result＝＝DialogResult.OK)

{timer1.Enabled＝true；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("写"+cmb_频率等级_VM.Text+"量化数据",60,"-"))；

ReadWrite_进度(0,0)；

thread＝newThread(newParameterizedThreadStart(RX_UCS.WriteFlash_VMOne))；

thread.Start(new List<string>

{dir+"\\"+RX_UCS.m_SystemConfigure_CM.m_项目名称+"_VM数据\\F"+cmb_频率等级_VM.SelectedIndex+".VM"，

dir+"\\"+RX_UCS.m_SystemConfigure_CM.m_项目名称+"_波控算法\\写入数据\\F"+cmb_频率等级_VM.SelectedIndex+"_W.VM"，

cmb_频率等级_VM.SelectedIndex.ToString()})；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；}

//写量化数据

MessageBoxButtons buttons＝MessageBoxButtons.OKCancel；

DialogResult result＝MessageBox.Show(this,"是否“写"+cmb_频率等级_VM.Text+"VM数据”？","重要提示",buttons)；

if(result＝＝DialogResult.OK)

{timer1.Enabled＝true；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("写"+cmb_频率等级_VM.Text+"量化数据",60,"-"))；

ReadWrite_进度(0,0)；

thread＝newThread(new

ParameterizedThreadStart(RX_UCS.WriteFlash_VMOne))；

thread.Start(new List<string>{

dir+"\\"+RX_UCS.m_SystemConfigure_CM.m_项目名称+"_VM数据\\F"+cmb_频率等级_VM.SelectedIndex+".VM",

dir+"\\"+RX_UCS.m_SystemConfigure_CM.m_项目名称+"_波控算法\\写入数据\\F"+cmb_频率等级_VM.SelectedIndex+"_W.VM",

cmb_频率等级_VM.SelectedIndex.ToString()})；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；}

///<summary>

///写单频点VM数据

///</summary>

///<param name＝"filePath">三个字符串：VM文件路径、保存文件路径、频率等级</param>

public void WriteFlash_VMOne(object filePath)

{List<string>filePathList＝(List<string>)filePath；

startAddress＝m_SystemConfigure_CM.m_VM频率地址[Convert.ToInt32(filePathList[2])].value；

m_WaveControl.f_波控指令("SetFlash_WRAddr",new List<string>{startAddress.ToString()})；

readWriteNum＝0；

readWriteType＝8；

if(File.Exists(filePathList[1]))

File.Delete(filePathList[1])；

using(StreamWriter sw＝File.CreateText(filePathList[1]))

{VMstruct[,,]tempVM＝VM_解析(filePathList[0])；

for(int m＝0；m<m_SystemConfigure_CM.m_通道总数.value；m++)

{for(int n＝0；n<m_SystemConfigure_CM.m_幅度等级总数.value；n++)

{for(int k＝0；k<m_SystemConfigure_CM.m_相位总数.value；k++)

{m_WaveControl.f_波控指令("WriteFlash_IQ",new List<string>{tempVM[m,n,k*2].VMFloat.ToString(),tempVM[m,n,k*2+1].VMFloat.ToString()})；

sw.WriteLine(startAddress.ToString("X8")+":"+tempVM[m,n,k].VMInt.ToString("X8"))；

this.readWriteNum++；

this.startAddress++；}}}

writeTextForMain("频率等级："+filePathList[2].ToString()+"写入量化数据完毕！")；

writeTextForMain("--------------------------------------------------")；

sw.Close()；}}

///<summary>

///读单频点VM数据

///</summary>

///<param name＝"filePath">两个字符串：保存VM文件路径、频率等级</param>

public void ReadFlash_VMOne(object filePath)

{List<string>filePathList＝(List<string>)filePath；

int frmGradeNumber＝Convert.ToInt32(filePathList[1])；

startAddress＝m_SystemConfigure_CM.m_VM频率地址[frmGradeNumber].value；

m_WaveControl.f_波控指令("SetFlash_WRAddr",new List<string>{startAddress.ToString()})；

readWriteNum＝0；

readWriteType＝7；

if(File.Exists(filePathList[0]))

File.Delete(filePathList[0])；

using(StreamWriter sw＝File.CreateText(filePathList[0]))

{for(int m＝0；m<m_SystemConfigure_CM.m_通道总数.value；m++)

{for(int n＝0；n<m_SystemConfigure_CM.m_幅度等级总数.value；n++)

{for(int k＝0；k<m_SystemConfigure_CM.m_相位总数.value；k++)

{sw.WriteLine(startAddress.ToString("X8")+":"+m_WaveControl.f_波控指令("ReadFlashData_Int"))；

this.readWriteNum++；

this.startAddress++；}}}

writeTextForMain("频率等级："+frmGradeNumber.ToString()+"回读量化数据完毕！")；

writeTextForMain("--------------------------------------------------")；

sw.Close()；}}

最后，利用衰减幅度控制模块向波束控制电路下发幅度信号，检测相控阵雷达天线的波形幅度，用于相控阵雷达天线的波形幅度是否增加或减小，衰减幅度控制模块下发幅度信号脚本如下：

CheckBox tempCHB＝(CheckBox)sender；

//衰减控制

string SjNumber＝tempCHB.Text.Remove(1)；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("衰减控制",60,"-"))；

if(tempCHB.Checked)

{int p＝1<<Convert.ToInt32(SjNumber)；

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SJ_Control",new List<string>{Convert.ToString(moudle16+p,10),Convert.ToString(moudle17,10)})；

moudle16＝moudle16+p；}

else

{int p＝1<<Convert.ToInt32(SjNumber)；

RX_UCS.m_WaveControl.f_波控指令("SJ_Control",new List<string>{Convert.ToString(moudle16-p,10),Convert.ToString(moudle17,10)})；

Thread.Sleep(10)；

moudle16＝moudle16-p；

lsb_信息提示.Items.Add("衰减关闭！")；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("＝",60,"＝"))；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；

lsb_信息提示.Items.Add(RX_DataProcess.DataProcess.MessageStr("＝",60,"＝"))；

lsb_信息提示.SelectedIndex＝lsb_信息提示.Items.Count-1；

另外，在本发明中，命令解析模块解析下发的数据或信号，并生成波束控制电路执行的命令，具体步骤如下：

首先，在上位机预设波束控制电路各寄存器的通道地址，任意寄存器的通道为16个。以writeXReg寄存器为例，其1—16号通道地址设置为“C8”、“C9”、“CA”、“CB”、“CC”、“CD”、“CE”、“CF”、“D0”、“D1”、“D2”、“D3”、“D4”、“D5”、“D6”、“D7”。由上位机的界面控制模块选择波束控制电路检测项目的协议文件，该协议文件用于确定解析转换的方式，在并将该协议文件反序列化成波控指令结构体。反序列化的具体脚步如下：

Public Systemconfigure_CM SystemconfigureInit(string filePath)

{Systemconfigure_CM renSystem Systemconfigure_CM＝newSystemconfigure_CM()；

Try

{using(FileSystem fs＝new FileSystem(filePath,fileMode.open))

{XMlserializer formatter＝new XMlserializer(trypeof(SystemConfiure_CM))；

rtn SystemConfiure_CM＝(SystemConfiure_CM)formatter.Deserialize(fs)；}

return rtn SystemConfiure_CM；}

catch

{return rtn SystemConfiure_CM；}}

其次，根据上位机的界面控制模块下发至波控指令结构体的查找指令，并通过关键字的方式查找该查找指令对应的执行指令。判定所述执行指令的每个字节的中是否含有函数，当任意字节中含有“()”则表示有函数，否则就是不含函数的执行指令。

当该执行指令为含有函数时，通过关键字的方式查询预设在上位机内的函数模块，判定执行指令类型。执行指令类型存在以下四个方面的情况，在这四种情况中，仅列举脉冲切换信号的脚步，其他不予赘述。

第一种，当执行指令为浮点数的角度时，将该角度转换成整数类型，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，用于传输至波束控制电路。

第二种，当执行指令为浮点数的测试电压时，将该测试电压转换成整数类型，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，用于传输至波束控制电路控制相控阵雷达天线幅度和相位。

第三种，当执行指令为脉冲切换信号时，该脉冲切换信号包括频率、占空比和时钟周期信息，根据脉冲切换信号的频率、占空比和时钟周期信息生成高低电平，用于下发至波束控制电路控制相控阵雷达天线的接收或发送状态。具体脚步如下：

///<summary>

///SWITCH脉冲切换

///</summary>

///<param name＝"frequencyNum">频率单位Hz</param>

///<param name＝"dutyRatio">占空比(小数)</param>

///<param name＝"fpgaPeriod">FPGA时钟周期ns(20)</param>

///<returns>两个整数，第一个为高计数，第二个为低计数</returns>

public Int32Switch_脉冲(int frequencyNum,double dutyRatio,intfpgaPeriod,int BS)

{

double period＝1000000000/frequencyNum；//周期

double totalPulseCount＝Math.Truncate(period/fpgaPeriod)；//计算FPGA时钟周期数

double pulseCntHigh＝Math.Truncate(totalPulseCount*dutyRatio)；//高电平计数值

double pulseCntLow＝totalPulseCount-pulseCntHigh；//低电平计数值

if(BS＝＝1)

return Convert.ToInt32(pulseCntHigh)；

else

return Convert.ToInt32(pulseCntLow)；}

第四种，当执行指令为通道函数时，查找该通道函数对应的通道地址，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中。

当执行指令为不含函数时，直接将该执行指令存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，并由串行连接的方式传输至波束控制电路。通过上述步骤，即可完成对上位机界面控制模块下发的数据或指令进行解析，生成有源相控阵雷达天线波束控制电路可识别的执行指令。以完成对相控阵雷达天线的收发状态切换、电压检测、幅度相位设定。

不仅如此，本发明的解析需要将波束控制电路反馈整点类型的工作电压，将该工作电压转换成双精度的浮点数，并回传至上位机界面控制模块。由此构成波束控制电路检测的反馈。

本发明巧妙地利用FPGA芯片建立上位机与波束控制电路的检测控制连接，通过集成化的测试系统，各模块下发的信号均依次通过命令解析模块、命令生成模块和串口通信模块传输至PFGA芯片。并且使用统一的逻辑语言，以克服各测试仪器执行的逻辑指令不兼容的问题，减少测试仪器投入成本。另外，在保证相控阵雷达天线波束控制电路测试项目的完毕的前提下，简化波束控制电路检测作业流程，减轻程序编辑工作量，提高相控阵雷达天线检测效率。不仅如此，通过验证FPGA芯片的波束控制算法，保证FPGA芯片传输至相控阵雷达天线波束控制电路的各项指令正确率，避免因FPGA芯片波束控制算法错误致使相控阵雷达天线波束控制电路检测误差。综上所述，本发明具有操作简便、兼容性能良好、测试项目完毕、测试效率高等优点，在有源相控阵雷达天线技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，其特征在于，包括上位机，与上位机连接的FPGA芯片，内置于上位机的界面控制模块，与界面控制模块连接的测试控制模块，与测试控制模块连接的命令解析模块，与命令解析模块连接的命令生成模块，以及与FPGA芯片连接的串口通信模块；所述测试控制模块包括分别与命令解析模块连接的DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块；其中，串口通信模块与FPGA芯片连接；

所述命令解析模块，用于接收测试控制模块下发的命令，并读取相应的命令；

所述命令生成模块，用于将命令解析模块发送的命令合成波束控制电路的控制指令；

所述DA读写模块，用于对相控阵雷达天线波束控制电路进行电压写入和读取；

所述通道幅相控制模块，用于根据DA读写模块写入波束控制电路的电压进行相控阵雷达天线输出幅度和相位调整；

所述系统自检模块，用于对相控阵雷达天线波束控制电路的通信连接、DA读写和温度进行检测；

所述波束控制算法验证模块，用于读取FPGA芯片检测该相控阵雷达天线波束控制电路的性能数据，并与预设相控阵雷达天线近场基础数据比对；

所述电源脉冲控制模块，用于生成控制相控阵雷达天线波束控制电路进行相控阵雷达天线输入电源占空比调整的高低电平，并改变相控阵雷达天线收发状态；

所述波束控制电路闪存控制模块，用于读取波束控制电路参数数据，并写入相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中；

所述衰减幅度控制模块，用于发送衰减信号至FPGA芯片，并控制相控阵雷达天线衰减幅度等级。

2.根据权利要求1所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，其特征在于，所述波束控制电路闪存控制模块读取波束控制电路参数数据包括相控阵雷达天线三角函数、幅度相位补偿、频率等级。

3.根据权利要求1或2所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，其特征在于，所述命令解析模块包括并行连接的项目文件读取模块和波束控制协议解析模块。

4.根据权利要求3所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，其特征在于，所述相控阵雷达天线近场基础数据包括波束控制电路的角度和相位。

5.根据权利要求4所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统，其特征在于，所述DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块下发的信号均依次通过命令解析模块、命令生成模块和串口通信模块传输至PFGA芯片。

6.一种根据权利要求1～5任一项所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01，建立上位机、FPGA芯片和相控阵雷达天线波束控制电路通讯连接；由系统自检模块进行波束控制电路进行通信连接、DA读写和温度检测，并判定上位机与波束控制电路通讯连接是否正常，若是，则继续判定DA读写通道是否顺畅，否则，上位机显示通讯故障，返回继续通讯连接；判断DA读写通道是否顺畅，若是，则进行波束控制电路温度检测，否则，上位机显示DA读写通道异常，返回继续通讯连接；判定波束控制电路温度是否正常，若是，则进入步骤S02，否则，上位机显示波束控制电路温度异常，结束检测，并进行波束控制电路故障排除，其中，系统自检模块与波束控制电路通信连接，并读取波束控制电路的版本号；

步骤S02，由上位机的界面控制模块向通道幅相控制模块下发、用于控制相控阵雷达天线波束控制电路的角度和相位的通道幅相修正数据，并将该数据存储于相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中；

步骤S03，由上位机控制DA读写模块向波束控制电路写入测试电压，并从FPGA芯片中读取该测试电压对应的波束控制电路工作电压；判定写入的测试电压与读取的工作电压是否一致，若是，则进入步骤S04，否则，上位机显示波束控制电路电压异常，结束检测，并进行波束控制电路故障排除；

步骤S04，上位机利用FPGA芯片从相控阵雷达天线波束控制电路的Flash中读取相控阵雷达天线波束控制电路的角度和相位；并与预设的近场相应数据对比判定是否一致，若是，则进入步骤S05，否则，上位机显示波束控制电路的角度和相位异常，结束检测，并进行波束控制电路故障排除；

步骤S05，上位机利用电源脉冲控制模块下发改变相控阵雷达天线收发状态的高低电平，并在相控阵雷达天线波束控制电路的收发切换引脚处测量当前电平；判定下发的高低电平与所测量的当前电平是否一致，若是，则进入步骤S06，否则，结束检测，并进行波束控制电路故障排除；

步骤S06，根据波束控制电路闪存控制模块向波束控制电路的Flash中写入三角函数、幅度相位补偿和频率等级，判定FPGA芯片反馈的信息，若反馈信息为FF，则重新写入，否则，进入步骤S07；

步骤S07，利用衰减幅度控制模块向波束控制电路下发幅度信号，检测相控阵雷达天线的波形幅度，判定相控阵雷达天线的波形幅度是否增加或减小，若是，则结束检测，否则，上位机显示控阵雷达天线衰减异常，并进行波束控制电路故障排除。

7.根据权利要求6所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S01中，系统自检模块检测判定上位机与波束控制电路通讯连接，当系统自检模块读取当前相控阵雷达天线波束控制电路的版本号与实际版本号一致，则上位机与与波束控制电路通讯连接正常。

8.根据权利要求6所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S01中，判断DA读写通道是否顺畅，利用DA读写模块下发预设的电压数据，当DA读写模块下发的预设电压数据和回读的电压数据一致，则DA读写通道正常，若回读数据为非数字或不同电压数据，则DA通道异常。

9.根据权利要求6所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统的实现方法，其特征在于，所述DA读写模块、通道幅相控制模块、系统自检模块、波束控制算法验证模块、电源脉冲控制模块、波束控制电路闪存控制模块和衰减幅度控制模块下发的数据或信号在命令解析模块被解析，并在命令生成模块内生成波束控制电路执行的命令，经串口通信模块传输至FPGA芯片。

10.根据权利要求9所述的相控阵雷达天线波束控制电路检测系统的实现方法，其特征在于，所述命令解析模块解析下发的数据或信号，并生成波束控制电路执行的命令，具体步骤如下：

步骤S11，在上位机预设波束控制电路各寄存器的通道地址；由上位机的界面控制模块选择波束控制电路检测项目的协议文件，并将该协议文件反序列化成波控指令结构体；

步骤S12，根据上位机的界面控制模块下发至波控指令结构体的查找指令，并通过关键字的方式查找该查找指令对应的执行指令；判定所述执行指令的每个字节的中是否含有函数，若含有函数，则进入步骤S13，否则进入步骤S14；

步骤S13，根据含有函数的执行指令，通过关键字的方式查询预设在上位机内的函数模块，判定执行指令类型，

当执行指令为浮点数的角度时，将该角度转换成整数类型，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，用于传输至波束控制电路；

当执行指令为浮点数的测试电压时，将该测试电压转换成整数类型，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，用于传输至波束控制电路控制相控阵雷达天线幅度和相位；

当执行指令为脉冲切换信号时，该脉冲切换信号包括频率、占空比和时钟周期信息，根据脉冲切换信号的频率、占空比和时钟周期信息生成高低电平，用于下发至波束控制电路控制相控阵雷达天线的接收或发送状态；

当执行指令为通道函数时，查找该通道函数对应的通道地址，并存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中；

步骤S14，将不含函数的执行指令存储于连接波束控制电路的串行连接下发序列表中，并由串行连接的方式传输至波束控制电路；

步骤S15，由波束控制电路反馈整点类型的工作电压，将该工作电压转换成双精度的浮点数，并回传至上位机界面控制模块。