CN109828238A - 一种时序/增益控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种时序/增益控制设备，属相控阵雷达制造技术领域。它由壳体、时序增益控制板、电源芯片等构成；时序增益控制板包括FPGA芯片、EPCS64串行芯片、Flash、RAM、JTAG连接器、50M晶振、RS422驱动芯片/TTL驱动芯片、PDS210连接器；FPGA芯片配置的NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器实现读写Flash接口和读写RAM接口；通过RS422/TTL驱动芯片产生两种增益控制信号电平；方便在线配置时序参数，自动产生增益控制信号，实现增益曲线在线配置，操作灵活，增益控制精细。解决了现有各种时序参数固化于程序，修改麻烦，分段衰减式增益控制，不能精细化调整的问题。

Description

一种时序/增益控制设备
技术领域
本发明涉及一种时序/增益控制设备，属相控阵雷达制造技术领域。
背景技术
全机时序方波用于保证相控阵雷达各部件的同步工作，并驱动多个插件正常工作。增益控制一方面可调整接收机放大有用信号能力，使目标清晰，另一方面可衰减各种干扰信号，保证接收机不过载。但以往的时序/增益控制设备的各种时序参数是提前固化在程序中的，这样，每更改一次时序图就要修改一次程序，耗费时间长，操作很不方便。而增益控制采用分段衰减方式，在工作区方波上划分衰减段，同一个衰减段内只有一个衰减值，而且衰减段的数量做不到很多，所以衰减的控制做不到精细化，影响了接收机的性能。因此，非常有必要研制一种可在线配置时序参数，可根据增益曲线自动进行增益控制，操作灵活方便，工作稳定可靠，保证相控阵雷达正常工作的时序/增益控制设备。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种可方便在线配置时序参数，同时可根据增益曲线自动产生增益控制信号，实现增益曲线在线配置，操作灵活，省时省力，增益控制精细有序，工作稳定可靠，保证相控阵雷达正常工作的时序/增益控制设备。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
一种时序/增益控制设备，它由壳体、时序增益控制板、电源芯片、测试孔连接器、JTAG连接器 、TTL接口、RS422接口、PDS210连接器、Flash、RAM构成，壳体内安装有时序增益控制板、电源芯片，壳体外安装有测试孔连接器、JTAG连接器 、TTL接口、RS422接口、PDS210连接器；
其特征在于：时序增益控制板包括FPGA芯片、EPCS64串行芯片、Flash、RAM、JTAG连接器、50M晶振、RS422驱动芯片/TTL驱动芯片、PDS210连接器；FPGA芯片配置有NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器，NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器实现读写Flash接口和读写RAM接口；FPGA芯片通过一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片与PDS210连接器连接，通过另一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片分别连接有指拨开关、指示灯、复位按钮、测试孔连接器、备份通讯接口；FPGA芯片配置有50M晶振，产生稳定的本振信号；FPGA芯片的时钟接口通过PDS210连接器接入有16M时钟信号，与FPGA芯片所产生信号同步；PDS210连接器的输出端与电源芯片的输入端连接，为电源芯片提供交流电源；一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片与PDS210连接器的信号出入端连接，通过RS422驱动芯片/TTL驱动芯片产生两种增益控制信号电平：RS-422或3.3VTTL；FPGA芯片配置有EPCS64串行芯片，EPCS64串行芯片包括系统可编程ISP、flash访问接口，实现增益控制信号和时序方波信号双输出、双输入；FPGA芯片通过JTAG连接器与PC机连接，JTAG连接器包括系统可编程ISP，实现在线Flash编程。
所述的电源芯片包括两种型号，型号为PTH05020WAH的电源芯片提供0.9V和1.1V工作电压，型号为LT1764EQ-1.5的电源芯片提供1.5V、2.5V和3.3V的工作电压。
所述的RS422驱动芯片/TTL驱动芯片的RS422驱动芯片为RS-422电平形式，其一对输入通过PDS210连接器接收时序参数和增益曲线控制数据，一对输出通过PDS210连接器返回设备状态。
所述的RS422驱动芯片/TTL驱动芯片的TTL驱动芯片有五位3.3VTTL电平输入接收时序码，三位3.3VTTL电平输入接收参差码；并根据时序码进行时序间的切换，根据参差码控制周期的参差。
所述的时序增益控制板产生的增益控制信号和时序方波信号的电平形式，根据要求分为3.3VTTL和RS-422两种；增益控制信号根据增益曲线产生的随工作区方波时间变化的信号，用于控制接收机增益；时序方波信号根据时序参数和当前的时序码、参差码产生时序方波信号，保证各部件同步、正常工作。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
该时序/增益控制设备通过时序增益控制板的FPGA芯片、NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器、EPCS64串行芯片，增加Flash和RAM，可存储时序参数和增益曲线数据，同时给出读写FLASH接口和读写RAM接口，实现在线更新时序参数和增益控制曲线功能。且由于存储了完整的增益曲线，使增益控制比以往分段控制方式更精细有序，方便在线配置时序参数，同时可根据增益曲线自动产生增益控制信号，操作灵活，省时省力，工作稳定可靠，切实保证相控阵雷达各机件的同步正常工作。解决了现有各种时序参数固化在程序中，修改操作麻烦，费时费力，增益控制采用分段衰减方式，不能精细化调整，难以保证雷达各机件同步正常运转的问题。
附图说明
图1为时序/增益控制设备的整体结构示意图；
图2为时序/增益控制设备的软件工作流程示意图；
图3为时序增益控制板的工作原理结构示意图。
图中：1、壳体，2、时序增益控制板，3、电源芯片，4、测试孔连接器，5、JTAG连接器，6、TTL接口，7、RS422接口，8、PDS210连接器。
具体实施方式
下面结合附图对该时序/增益控制设备的实施方式作进一步详细说明：
一种时序/增益控制设备，它由壳体1、时序增益控制板2、电源芯片3、测试孔连接器4、JTAG连接器 5、TTL接口6、RS422接口7、PDS210连接器8、Flash、RAM构成，壳体1内安装有时序增益控制板2、电源芯片3，壳体1外安装有测试孔连接器4、JTAG连接器 5、TTL接口6、RS422接口7、PDS210连接器8；
时序增益控制板2包括FPGA芯片、EPCS64串行芯片、Flash、RAM、JTAG连接器5、50M晶振、RS422驱动芯片/TTL驱动芯片、PDS210连接器8；
FPGA芯片配置有NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器，NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器实现读写Flash接口和读写RAM接口；
FPGA芯片通过一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片与PDS210连接器连接，通过另一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片分别连接有指拨开关、指示灯、复位按钮、测试孔连接器4、备份通讯接口；
FPGA芯片配置有50M晶振，产生稳定的本振信号；FPGA芯片的时钟接口通过PDS210连接器8接入有16M时钟信号，与FPGA芯片所产生信号同步；PDS210连接器8的输出端与电源芯片3的输入端连接，为电源芯片3提供交流电源；一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片与PDS210连接器8的信号出入端连接，通过RS422驱动芯片/TTL驱动芯片产生两种增益控制信号电平：RS-422或3.3VTTL；
FPGA芯片配置有EPCS64串行芯片，EPCS64串行芯片包括系统可编程ISP、flash访问接口，实现增益控制信号和时序方波信号双输出、双输入；
FPGA芯片通过JTAG连接器5与PC机连接，JTAG连接器5包括系统可编程ISP，实现在线Flash编程。
所述的电源芯片3包括两种型号，型号为PTH05020WAH的电源芯片3提供0.9V和1.1V工作电压，型号为LT1764EQ-1.5的电源芯片3提供1.5V、2.5V和3.3V的工作电压。
所述的RS422驱动芯片/TTL驱动芯片的RS422驱动芯片为RS-422电平形式，其一对输入通过PDS210连接器8接收时序参数和增益曲线数据，一对输出通过PDS210连接器8返回设备状态。（16M时钟有无，当前运行的时序，flash内部存储的参数）。
所述的RS422驱动芯片/TTL驱动芯片的TTL驱动芯片有五位3.3VTTL电平输入接收时序码，三位3.3VTTL电平输入接收参差码；并根据时序码进行时序间的切换，根据参差码控制周期的参差。
所述的时序增益控制板2产生的增益控制信号和时序方波信号的电平形式，根据要求分为3.3VTTL和RS-422两种；增益控制信号根据增益曲线产生的随工作区方波时间变化的信号，用于控制接收机增益；时序方波信号根据时序参数和当前的时序码、参差码产生时序方波信号，保证各部件同步、正常工作（参见图1～3）。
该时序/增益控制设备，增加Flash用来永久存储数据，增加RAM在工作时缓存时序参数和增益曲线数据，同时对应增加Flash读写接口和RAM读写接口。具体实施如下：
1）在NiosⅡ_PROCESSER软核处理器程序中添加了读写Flash的接口。
2）在FPGA芯片的Quartus程序中添加了RAM缓冲区，同时也在NiosⅡ_PROCESSER软核处理器里添加了对应的RAM读写接口。
3）当串口通讯接收到完整的数据报后，使用Flash读写接口将时序参数和增益曲线数据存储到已经规划好的Flash存储区里，使时序参数和增益曲线数据可以永久存储。使用RAM读写接口将时序参数和增益曲线数据存储到RAM中，使其不重启也可以改变时序和增益。
4）通过FPGA芯片的时序生成模块从RAM中读取时序参数产生时序方波信号，通过FPGA芯片的增益控制产生模块从RAM中读取增益曲线数据产生增益控制信号。
重启设备时，从Flash中读出时序参数和增益曲线数据然后写入到RAM中。
（参见图1），该时序/增益控制设备对外有四种接口：
串口通讯：为RS-422电平形式，一对输入接收时序参数和增益曲线数据，一对输出返回设备状态。控制信号：5位3.3VTTL电平输入接收时序码，3位3.3VTTL电平输入接收参差码。根据时序码进行时序间的切换，参差码控制周期的参差。
增益控制信号：根据增益曲线产生的随工作区方波时间变化的信号用来控制接收机增益；电平形式根据要求分为3.3VTTL和RS-422两种。
时序方波信号：根据时序参数和当前的时序码、参差码产生的时序方波信号；电平形式根据要求分为3.3VTTL和RS-422两种。
（参见图2、图3）该时序/增益控制设备有两个产生控制信号的模块：
增益控制产生模块：工作区方波上升沿触发，每隔1us从增益曲线RAM中读取出当前时刻每个接收机的增益值并生成信号。
时序方波信号产生模块：从时序参数RAM中读取出所有时序并暂存下来，并选出当前时序码对应的所有方波的参数信息结合参差码得到周期信息，然后产生所有的时序方波信号。
（参见图2、图3）该时序/增益控制设备有两种存储器：
Flash存储器：可以永久存储时序参数和增益曲线数据。
RAM存储器：划分为两块RAM，即时序参数RAM和增益曲线RAM，用于暂存数据，加快产生控制信号模块读写参数的速度。
（参见图2、图3）该时序/增益控制设备配置有一个NiosⅡ_PROCESSER软核处理器；用来实现串口通讯，读写Flash和RAM。
该时序/增益控制设备的工作过程如下：
a）工作时，通过PDS210连接器8给电源芯片3上电，电源芯片3为时序增益控制板2的各机件提供工作电压开机后，FPGA芯片的NiosⅡ_PROCESSER软核处理器从Flash中读取上一次存储的时序参数和增益曲线数据存储到时序参数RAM、增益曲线RAM里（参见图3）；
b）时序方波信号产生模块从时序参数RAM里读出时序参数，再根据当前时序码和参差码产生时序信号。
c）增益控制模块根据工作区方波从增益曲线RAM里取出当前时刻的增益信息，产生增益控制信号；通过与FPGA芯片配置的EPCS64串行芯片，实现增益控制信号和时序方波信号的双输出、双输入。
d）当时序图更改时，时序增益设备产生的时序也要更改，由于本发明设备的时序增益控制板2添加了Flash和RAM，这时操作员只需更改显控计算机中的时序参数配置文件，再通过NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器解析出时序参数信息，一方面存储到Flash，另一方面存储到时序参数RAM和增益曲线RAM中，然后再经过前述b）步骤最终达到改变时序的目的。
e）增益曲线的更改与前述d）步骤中时序的更改是类似的，最后经过前述c）步骤达到更改增益曲线和增益控制信号的目的。
以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (5)

1.一种时序/增益控制设备，它由壳体（1）、时序增益控制板（2）、电源芯片（3）、测试孔连接器（4）、JTAG连接器（5）、TTL接口（6）、RS422接口（7）、PDS210连接器（8）、Flash、RAM构成，壳体（1）内安装有时序增益控制板（2）、电源芯片（3），壳体（1）外安装有测试孔连接器（4）、JTAG连接器 （5）、TTL接口（6）、RS422接口（7）、PDS210连接器（8）；
其特征在于：时序增益控制板（2）包括FPGA芯片、EPCS64串行芯片、Flash、RAM、JTAG连接器（5）、50M晶振、RS422驱动芯片/TTL驱动芯片、PDS210连接器（8）；FPGA芯片配置有NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器，NIOSⅡ_PROCESSER软核处理器实现读写Flash接口和读写RAM接口；FPGA芯片通过一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片与PDS210连接器连接，通过另一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片分别连接有指拨开关、指示灯、复位按钮、测试孔连接器（4）、备份通讯接口；FPGA芯片配置有50M晶振，产生稳定的本振信号；FPGA芯片的时钟接口通过PDS210连接器（8）接入有16M时钟信号，与FPGA芯片所产生信号同步；PDS210连接器（8）的输出端与电源芯片（3）的输入端连接，为电源芯片（3）提供交流电源；一块RS422驱动芯片/TTL驱动芯片与PDS210连接器（8）的信号出入端连接，通过RS422驱动芯片/TTL驱动芯片产生两种增益控制信号电平：RS-422或3.3VTTL；FPGA芯片配置有EPCS64串行芯片，EPCS64串行芯片包括系统可编程ISP、flash访问接口，实现增益控制信号和时序方波信号双输出、双输入；FPGA芯片通过JTAG连接器（5）与PC机连接，JTAG连接器（5）包括系统可编程ISP，实现在线Flash编程。
2.根据权利要求1所述的一种时序/增益控制设备，其特征在于：所述的RS422驱动芯片/TTL驱动芯片的RS422驱动芯片为RS-422电平形式，其一对输入通过PDS210连接器（8）接收时序参数和增益曲线数据，一对输出通过PDS210连接器（8）返回设备状态。
3.根据权利要求1所述的一种时序/增益控制设备，其特征在于：所述的RS422驱动芯片/TTL驱动芯片的TTL驱动芯片有五位3.3VTTL电平输入接收时序码，三位3.3VTTL电平输入接收参差码；并根据时序码进行时序间的切换，根据参差码控制周期的参差。
4.根据权利要求1所述的一种时序/增益控制设备，其特征在于：所述的时序增益控制板（2）产生的增益控制信号和时序方波信号的电平形式，根据要求分为3.3VTTL和RS-422两种；增益控制信号根据增益曲线产生的随工作区方波时间变化的信号，用于控制接收机增益；时序方波信号根据时序参数和当前的时序码、参差码产生时序方波信号，保证各部件同步、正常工作。
5.根据权利要求1所述的一种时序/增益控制设备，其特征在于：所述的电源芯片（3）包括两种型号，型号为PTH05020WAH的电源芯片（3）提供0.9V和1.1V工作电压，型号为LT1764EQ-1.5的电源芯片（3）提供1.5V、2.5V和3.3V的工作电压。
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沈佳波: "一种雷达通用信号处理平台的设计", 《电子世界》 *

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