CN113885590B - 一种基于fpga的高速可扩展光学相控阵控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统，包括主机、相控阵驱动从机和液晶偏振光栅驱动从机；主机从上位机接收目标角度信息，计算每个维度、每个光学相控阵所需的目标角度，并将计算后的目标角度通过串口发送到从机中，同时自身承担一个维度的光学相控阵驱动；相控阵驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担另一个维度的光学相控阵驱动；液晶偏振光栅驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担液晶偏振光栅器件的驱动。本发明采用集成的、全硬件化的控制系统，控制信息的计算全部由FPGA片上完成，运算过程全程无需PC机等外部设备的参与，也避免了传输和分发数据的延迟，能极大提升控制系统的运算速度。

Description

一种基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统

技术领域

本发明属于空间激光通信、液晶光学相控阵器件领域，特别涉及一种基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统。

背景技术

空间激光通信是实现空间信息组网的一种重要手段，利用空间中的激光进行通信，具有信息容量大、光学增益大、发散角小、抗干扰能力强等优势，在卫星组网、星地通信等场景都有着广泛的应用前景。在空间激光通信中，一个核心问题是如何实现高精度的光束偏转和指向，传统的空间激光通信方案采用机械装置进行偏转指向，但机械系统具有结构复杂、精度低、响应速度慢等缺点。液晶光学相控阵是一种可以对光束进行精确控制的器件，通过液晶对光束进行相位控制，进而控制光束的精确指向和偏转，使得系统更加简洁、高效，近年来得到了越来越多的关注。使用液晶光学相控阵来实现空间激光的指向和偏转，是空间激光通信发展的重要方向。

为了实现光束的大角度扫描，一套完整的液晶相控阵光束控制系统由多级光学器件级联而成，大致可以划分为负责大角度偏转的液晶偏振光栅器件，和负责小角度、高精度指向的液晶相控阵器件两级，每一级又由x和y两个维度的控制器件组成。这些光学器件各自有着不同的驱动方式，所需要的控制电压不同，控制指令和刷新速度也不同，如何使用一套控制系统，对不同的光学器件进行统一、高速的控制，是液晶光学相控阵控制系统需要解决的主要问题。

随着空间激光通信系统的不断发展，对通信的速率有了更高的要求。对于光束控制系统来说，需要在保证高精度的同时，实现尽可能高的响应速度。因为各类器件的控制算法各异，传统的液晶光学相控阵控制系统是由PC机进行各类复杂运算，产生各器件所需要的控制电压指令，然后通过USB等接口，发送到每个器件对应的驱动电路上。这种方案最大的问题是系统过于复杂，且算法高度依赖PC机，需要先由PC机算出所有的驱动指令，然后分发到每个驱动电路上，这一分发传输的过程，成为了制约整个系统响应速度的主要瓶颈。

另一方面，许多空间激光通信应用场景并不是只有单一的通信通道，经常会出现多路通道同时进行通信的需求，这就要求控制系统能够并行独立控制多路光学相控阵系统，也就是要求系统具备一定的扩展性。但传统的PC机方案由于缺乏集成的控制系统，每块光学器件都使用自己独立的控制系统，使得系统的扩展变得非常困难，多路并行控制难以实现。

总的来说，提高控制系统的运算速度，以及增强控制系统的可扩展性，是当前液晶光学相控阵控制系统亟待解决的两大主要问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用集成的、全硬件化的控制系统，控制信息的计算全部由FPGA片上完成，运算过程全程无需PC机等外部设备的参与，也避免了传输和分发数据的延迟，能极大提升控制系统的运算速度的基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统，包括一个主机和两个从机；主机从上位机接收目标角度信息，计算每个维度、每个光学相控阵所需的目标角度，并将计算后的目标角度通过串口发送到从机中，同时自身承担一个维度的光学相控阵驱动；从机包括一个相控阵驱动从机和一个液晶偏振光栅驱动从机；相控阵驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担另一个维度的光学相控阵驱动；液晶偏振光栅驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担液晶偏振光栅器件的驱动。

进一步地，所述主机包括依次连接的角度接收模块、角度分配模块、角度-相位转换模块、相控阵驱动模块和配相电压索引表，以及与角度分配模块相连的角度发送模块；

角度接收模块通过UART串口或USB接口从上位机接收总的目标角度；

角度分配模块用于计算每一路光学相控阵每个维度的目标角度，以及液晶偏振光栅器件的目标角度；将总的目标角度拆分，并分配到级联的光学相控阵和每一级液晶偏振光栅上，得到每个维度、每一级光学器件的目标角度：x维度光学相控阵目标角度、y维度光学相控阵目标角度、液晶偏振光栅目标角度，并将每个维度、每一级光学器件的目标角度存入每个光学器件对应的目标角度寄存器中；

角度发送模块用于将两个从机所控制器件的目标角度以及液晶偏振光栅目标角度从对应的目标角度寄存器中取出并各自拼接成为一串连续数字，通过板间通信发送到对应的从机上；

角度-相位转换模块通过查找角度-相位索引表，将目标角度转换为光学相控阵阵元的相位信息，即两个相邻阵元间的相位差

具体体现为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR；

相控阵驱动模块接收一个光学相控阵的相位信息，通过查找配相电压索引表，每隔ΔADDR的地址，从储存配相电压索引表的ROM中读取出一个电压数据，从而得到光学相控阵每一个阵元所需的电压；

相控阵驱动模块将每一个阵元所需的电压进行拼接，以RGB接口的时序要求，通过RGB接口发送到对应的阵元，驱动光学相控阵将光束偏转到目标角度。

所述相控阵驱动从机包括角度接收模块、角度分配模块、角度-相位转换模块、配相电压索引表和相控阵驱动模块；

角度接收模块通过板间通信接口从主机接收本机所控制的光学相控阵的目标角度；

角度分配模块将接收到的目标角度存入每个光学相控阵对应的目标角度寄存器中；

角度-相位转换模块从目标角度寄存器所存储的目标角度中，读出某一个光学相控阵的目标角度，通过查找角度-相位索引表，将目标角度转换为相控阵阵元的相位信息，即两个相邻阵元间的相位差

具体体现为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR；

相位-电压转换模块接收一个光学相控阵的相位信息，亦即配相电压索引表的地址间隔ΔADDR，通过查找配相电压索引表，每隔ΔADDR的地址从配相电压ROM中读取出一个电压数据，从而得到相控阵每一个阵元所需的电压；

相控阵驱动模块将每一个阵元所需的电压进行拼接，以RGB接口的时序要求，通过RGB接口发送到对应的光学相控阵器件，驱动光学相控阵将光束偏转到目标角度。

进一步地，所述液晶偏振光栅驱动从机包括角度接收模块、角度分配模块、角度-电压转换模块和数模转换模块；

角度接收模块通过板间通信接口从主机接收液晶偏振光栅器件的目标角度；

角度分配模块将接收到的目标角度存入每个液晶偏振光栅对应的目标角度寄存器中；

角度-电压转换模块从目标角度寄存器所存储的角度中，读出某一通道液晶光栅的目标角度，将其转换为预先约定的编码，使用编码查找角度-电压索引表，得到该通道每一级液晶偏振光栅器件的驱动电压；

数模转换模块将驱动电压进行编码，按照数模转换芯片DAC的通信规则，将液晶光栅的驱动电压信息，发送至对应的数模转换芯片，并由DAC完成从数字信号到模拟信号的转换，进而发送至液晶偏振光栅器件，实现对光束的偏转。

本发明的有益效果是：与传统的液晶相控阵控制系统相比，本发明主要在两方面有着显著的改进。一方面是提高了控制系统的运算速度，降低响应时间。比起传统的使用PC机计算数据，再分发传输到每个光学器件的驱动系统进行控制的方案，本发明采用了集成的、全硬件化的控制系统，控制信息的计算全部由FPGA片上完成，运算过程全程无需PC机等外部设备的参与，也避免了传输和分发数据的延迟，能极大提升控制系统的运算速度。另一方面是具备较强的可扩展性，只需复用相控阵驱动模块的RTL代码，就能实现对多个器件的并行控制，为多通道并行通信的复杂应用场景奠定基础。

附图说明

图1为本发明的高速可扩展光学相控阵控制系统系统结构图；

图2为本发明的高速可扩展光学相控阵控制系统主机结构图；

图3为本发明的高速可扩展光学相控阵控制系统相控阵驱动从机结构图；

图4为本发明的高速可扩展光学相控阵控制系统液晶偏振光栅驱动从机结构图。

具体实施方式

为了实现对光学相控阵的快速控制，本发明采用了全硬件的方式来进行角度的运算与数据的分发，运算过程完全脱离PC机。具体而言，本设计使用FPGA作为主控芯片，将所有器件的角度与电压代码关系经过一定的预处理后，预先存储到FPGA中。系统在工作时，上位机只需要根据约定的格式，经串口或USB接口，发送一段简短的目标角度信息到FPGA中，FPGA就能完成角度运算与分发、光学器件控制电压的产生，及各器件驱动信号的分发等一系列功能。这样全硬件的工作模式，比起传统的通过PC机计算角度信息，并计算出电压代码，然后通过USB发送电压代码到驱动电路，再由驱动电路进行数据分发的控制模式要更为高效，能大大提升运算速度。

同时，由于FPGA具备天然的并行性，本发明只需通过复用相控阵驱动模块的RTL代码，就能对控制系统进行扩展，以支持并行控制多路液晶光学相控阵系统，满足多通道复杂场景的控制需求。下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的一种基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统，包括一个主机和两个从机；主机从上位机接收目标角度信息，计算每个维度、每个光学相控阵所需的目标角度，并将计算后的目标角度通过串口发送到从机中，同时自身承担一个维度(如x维度)的光学相控阵驱动；从机包括一个相控阵驱动从机和一个液晶偏振光栅驱动从机；相控阵驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担另一个维度(y维度)的光学相控阵驱动；液晶偏振光栅驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担液晶偏振光栅器件的驱动。

在系统开始工作之前，需要先对其中的一些参数进行配置，具体有以下四个方面的内容：

(1)并行驱动通道数的确定。由于本系统支持通过复用控制模块来扩展通道数量，所以在进行工作之前，需要先根据实际的应用场景，确定所需并行控制的通道数量，以此为基础约定角度发送的格式。以常见的四通道并行控制系统为例，当确定了通道数为4之后，FPGA代码中需要例化4个相控阵驱动模块，同时导入每个驱动模块对应的配相电压索引表，然后与上位机约定角度发送格式为依次发送4个通道的两个维度目标角度，即发送的数据格式为{θ_1x，θ_1y，θ_2x，θ_2y，θ_3x，θ_3y，θ_4x，θ_4y}。

(2)液晶光学相控阵角度-相位索引表的生成与存储。液晶光学相控阵角度-相位索引表记载液晶光学相控阵的偏转角度，与每个阵元之间相位差的对应关系；该表格与器件本身个体特性无关，只与工作波长和器件设计有关，所以同一组器件可以共用同一个索引表，也可以分别使用各自的索引表。

设液晶光学相控阵工作的波长为λ，阵元间隔为d，则对于每个偏转角度α，根据相控阵偏转公式，可以计算出一系列的相位差

计算公式为/>

为便于下一步中对电压值进行索引，这里将每个相位差/>

进一步计算为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR，设配相电压索引表对一个周期的电压值采样的次数为s，对应的采样间隔gap＝2π/s；那么对于每个相位差/>

其对应的地址间隔计算公式为：/>

由此得到了每个偏转角度对应的配相电压索引表地址间隔。

在PC机上使用Python编写上述运算程序，并存储为FPGA可用的存储器初始化文件(Memory Initialization File，MIF文件)，设置MIF文件为十六进制无符号整数，数据总量为单个液晶光学相控阵在某一精度下，所有可能的偏转角度数量；数据内容为每个偏转角度在某一工作波长下，对应的相控阵阵元间的相位差，表现为配相电压ROM表的地址间隔。在FPGA中例化ROM时用于初始化寄存器，其存储内容为MIF文件所存储的信息，以当前该通道的目标角度为索引参数，通过查找该α对应的地址，即可得到该角度对应的器件阵元之间的相位差，表现为器件配相电压ROM表的地址间隔。

(3)液晶光学相控阵配相电压索引表的生成与存储。液晶光学相控阵配相电压索引表是与光学相控阵一一对应的、记录该器件在某一电压下相位延迟特性的数据表，每个光学相控阵器件都有自己唯一的电压-相位表。该表格经实验测得后，是一组等电压间隔的离散数据，需要将其处理为等相位间隔的数据，便于使用时进行调用。

实验测得的相控阵器件电压-相位表是离散的数据，先通过线性插值的算法得到数据更为密集的散点曲线，然后选择其中线性度较好的一个2π周期进行采样；设对于某一相控阵器件的电压-相位表，一个2π周期对应电压值采样s次，对应的采样间隔为gap＝2π/s，即每隔gap的相位间隔，采样出这个相位对应的电压值。需要说明的是，采样次数s越多，在算法中能还原出的偏转角度越精细，亦即控制精度越高；但相应的数据量会增大，对FPGA存储空间的要求也越高，所以采样次数s的选取，需要综合考虑控制精度要求和FPGA的存储空间两方面的因素。

在PC机上使用Python进行预处理，得到所需的相位-电压索引表，并存储为FPGA可用的存储器初始化文件(Memory Initialization File，MIF文件)，MIF文件为十六进制无符号整数，数据总量为对某一相控阵器件的电压-相位表，一个2π周期对应电压值的采样次数；数据内容为每个采样点采出的电压数据，以8位二进制数对电压进行编码。在FPGA中例化配相电压索引表后，其存储内容为MIF文件所存储的信息；使用时，从ROM的零地址开始进行查表，每次累加ΔADDR的地址，得到下一个电压数据，如此往复；当查找地址超出ROM的数据长度时，由于地址寄存器的长度严格限定为s对应的二进制数据长度，所以超出的部分将被截断，从而回到ROM的起始部分进行下一次查找，相当于自动完成了2π置位的功能；依次查找出所有阵元的电压数据，即可完成从相位到电压的转换。

(4)液晶偏振光栅角度-电压索引表的生成与存储。液晶偏振光栅角度-电压索引表是与液晶偏振光栅器件一一对应的，记录每一组级联的器件π点、2π点电压的数据表，这些电压经组合即可驱动级联的光栅器件，使光束实现在某些特定大角度的偏转。

这一角度-电压数据经实验测得后，在PC机上使用Python进行预处理，得到所需的角度-电压索引表，并存储为FPGA可用的存储器初始化文件(Memory InitializationFile，MIF文件)，MIF文件为十六进制无符号整数，数据总量为级联的液晶偏振光栅支持的偏转角度的档位数量；数据内容为每一档位对应的各级光栅器件的驱动电压，电压以8位进行编码。在FPGA中例化该角度-电压索引表后，其存储内容为MIF文件所存储的信息，以当前该通道的目标角度为索引参数，通过查找该β对应的地址，即可得到对应的电压信息。

如图2所示，本发明的主机包括依次连接的角度接收模块、角度分配模块、角度-相位转换模块、相控阵驱动模块和配相电压索引表，以及与角度分配模块相连的角度发送模块；

角度接收模块通过UART串口或USB接口从上位机接收总的目标角度{θ_1x，θ_1y，θ_2x，θ_2y，θ_3x，θ_3y，θ_4x，θ_4y}；

角度分配模块用于计算每一路光学相控阵每个维度的目标角度，以及液晶偏振光栅器件的目标角度；将总的目标角度拆分，并分配到级联的光学相控阵和每一级液晶偏振光栅上，得到每个维度、每一级光学器件的目标角度：x维度光学相控阵目标角度{α_1x，α_2x，α_3x，α_4x}、y维度光学相控阵目标角度{α_1y，α_2y，α_3y，α_4y}、液晶偏振光栅目标角度{β₁，β₂，β₃，β₄}，并将每个维度、每一级光学器件的目标角度存入每个光学器件对应的目标角度寄存器中；

角度发送模块用于将两个从机所控制器件的目标角度，即y维度光学相控阵目标角度{α_1y，α_2y，α_3y，α_4y}，以及液晶偏振光栅目标角度{β₁，β₂，β₃，β₄}，从对应的目标角度寄存器中取出并各自拼接成为一串连续数字，通过板间通信发送到对应的从机上；

角度-相位转换模块从x维度光学相控阵目标角度寄存器所存储的角度{α_1x，α_2x，α_3x，α_4x}中，读出某一个光学相控阵的目标角度，通过查找该方向的角度-相位索引表，将目标角度转换为光学相控阵阵元的相位信息，即两个相邻阵元间的相位差

具体体现为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR；

相控阵驱动模块接收一个光学相控阵的相位信息，亦即配相电压索引表的地址间隔ΔADDR，通过查找配相电压索引表，每隔ΔADDR的地址，从储存配相电压索引表的ROM中读取出一个电压数据，从而得到光学相控阵每一个阵元所需的电压；

相控阵驱动模块将每一个阵元所需的电压进行拼接，以RGB接口的时序要求，通过RGB接口发送到对应的阵元，驱动x方向的光学相控阵将光束偏转到目标角度。

如图3所示，所述相控阵驱动从机包括角度接收模块、角度分配模块、角度-相位转换模块、配相电压索引表和相控阵驱动模块；

角度接收模块通过板间通信接口从主机接收本机所控制的光学相控阵的目标角度，由于主机已经对总角度进行了分配计算，因此从机接收到的是计算后的结果，即本从机所控制的一个维度所有光学相控阵器件的目标角度{α_1y，α_2y，α_3y，α_4y}；

角度分配模块将接收到的目标角度存入每个光学相控阵对应的目标角度寄存器中；

角度-相位转换模块从目标角度寄存器所存储的目标角度{α_1y，α_2y，α_3y，α_4y}中，读出某一个光学相控阵的目标角度，通过查找该方向的角度-相位索引表，将目标角度转换为相控阵阵元的相位信息，即两个相邻阵元间的相位差

具体体现为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR；

相位-电压转换模块接收一个光学相控阵的相位信息，亦即配相电压索引表的地址间隔ΔADDR，通过查找配相电压索引表，每隔ΔADDR的地址从配相电压ROM中读取出一个电压数据，从而得到相控阵每一个阵元所需的电压；

相控阵驱动模块将每一个阵元所需的电压进行拼接，以RGB接口的时序要求，通过RGB接口发送到对应的光学相控阵器件，驱动y方向的光学相控阵将光束偏转到目标角度。

如图4所示，所述液晶偏振光栅驱动从机包括角度接收模块、角度分配模块、角度-电压转换模块和数模转换模块；

角度接收模块通过板间通信接口从主机接收液晶偏振光栅器件的目标角度，由于主机已经对总角度进行了分配计算，因此从机接收到的是计算后的结果，即本从机所控制的所有液晶偏振光栅器件的目标角度{β₁，β₂，β₃，β₄}；

角度分配模块将接收到的目标角度存入每个液晶偏振光栅对应的目标角度寄存器中；

角度-电压转换模块从目标角度寄存器所存储的角度{β₁，β₂，β₃，β₄}中，读出某一通道液晶光栅的目标角度，将其转换为预先约定的编码，这里的编码对应该通道液晶偏振光栅器件角度-电压索引表的地址；使用该通道的编码查找角度-电压索引表，得到该通道每一级液晶偏振光栅器件的驱动电压；

数模转换模块将驱动电压进行编码，按照数模转换芯片DAC的通信规则，将液晶光栅的驱动电压信息，发送至对应的数模转换芯片，并由DAC完成从数字信号到模拟信号的转换，进而发送至液晶偏振光栅器件，实现对光束的偏转。

所述控制系统可以支持多路液晶光学相控阵的并行控制，控制路数可设置为从1路到N路，N的最大值受所选择的FPGA器件片上资源限制，实际项目中控制路数的设置取决于具体应用场景的需求。由于FPGA具备天然的并行性，且逻辑设计可复用，因此在不超出FPGA片上资源总数的前提下，只需在编写RTL程序的过程中，通过复用相控阵驱动模块的RTL代码，并存入相应器件的配相电压索引表，就能实现对多个器件的并行控制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于FPGA的高速可扩展光学相控阵控制系统，其特征在于，包括一个主机和两个从机；主机从上位机接收目标角度信息，计算每个维度、每个光学相控阵所需的目标角度，并将计算后的目标角度通过串口发送到从机中，同时自身承担一个维度的光学相控阵驱动；从机包括一个相控阵驱动从机和一个液晶偏振光栅驱动从机；相控阵驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担另一个维度的光学相控阵驱动；液晶偏振光栅驱动从机通过串口接收来自主机的目标角度，承担液晶偏振光栅器件的驱动；

所述主机包括依次连接的角度接收模块、角度分配模块、角度-相位转换模块、相控阵驱动模块和配相电压索引表，以及与角度分配模块相连的角度发送模块；

角度接收模块通过UART串口或USB接口从上位机接收总的目标角度；

角度分配模块用于计算每一路光学相控阵每个维度的目标角度，以及液晶偏振光栅器件的目标角度；将总的目标角度拆分，并分配到级联的光学相控阵和每一级液晶偏振光栅上，得到每个维度、每一级光学器件的目标角度：x维度光学相控阵目标角度、y维度光学相控阵目标角度、液晶偏振光栅目标角度，并将每个维度、每一级光学器件的目标角度存入每个光学器件对应的目标角度寄存器中；

角度发送模块用于将两个从机所控制器件的目标角度以及液晶偏振光栅目标角度从对应的目标角度寄存器中取出并各自拼接成为一串连续数字，通过板间通信发送到对应的从机上；

角度-相位转换模块通过查找角度-相位索引表，将目标角度转换为光学相控阵阵元的相位信息，即两个相邻阵元间的相位差Δφ，具体体现为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR；

相控阵驱动模块接收一个光学相控阵的相位信息，通过查找配相电压索引表，每隔ΔADDR的地址，从储存配相电压索引表的ROM中读取出一个电压数据，从而得到光学相控阵每一个阵元所需的电压；

相控阵驱动模块将每一个阵元所需的电压进行拼接，以RGB接口的时序要求，通过RGB接口发送到对应的阵元，驱动光学相控阵将光束偏转到目标角度；

所述相控阵驱动从机包括角度接收模块、角度分配模块、角度-相位转换模块、配相电压索引表和相控阵驱动模块；

角度接收模块通过板间通信接口从主机接收本机所控制的光学相控阵的目标角度；

角度分配模块将接收到的目标角度存入每个光学相控阵对应的目标角度寄存器中；

角度-相位转换模块从目标角度寄存器所存储的目标角度中，读出某一个光学相控阵的目标角度，通过查找角度-相位索引表，将目标角度转换为相控阵阵元的相位信息，即两个相邻阵元间的相位差Δφ，具体体现为配相电压索引表中的地址间隔ΔADDR；

相位-电压转换模块接收一个光学相控阵的相位信息，亦即配相电压索引表的地址间隔ΔADDR，通过查找配相电压索引表，每隔ΔADDR的地址从配相电压ROM中读取出一个电压数据，从而得到相控阵每一个阵元所需的电压；

相控阵驱动模块将每一个阵元所需的电压进行拼接，以RGB接口的时序要求，通过RGB接口发送到对应的光学相控阵器件，驱动光学相控阵将光束偏转到目标角度；

所述液晶偏振光栅驱动从机包括角度接收模块、角度分配模块、角度-电压转换模块和数模转换模块；

角度接收模块通过板间通信接口从主机接收液晶偏振光栅器件的目标角度；

角度分配模块将接收到的目标角度存入每个液晶偏振光栅对应的目标角度寄存器中；

角度-电压转换模块从目标角度寄存器所存储的角度中，读出某一通道液晶光栅的目标角度，将其转换为预先约定的编码，使用编码查找角度-电压索引表，得到该通道每一级液晶偏振光栅器件的驱动电压；

数模转换模块将驱动电压进行编码，按照数模转换芯片DAC的通信规则，将液晶光栅的驱动电压信息，发送至对应的数模转换芯片，并由DAC完成从数字信号到模拟信号的转换，进而发送至液晶偏振光栅器件，实现对光束的偏转。

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