CN117233716B - 一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法和装置 - Google Patents

一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法和装置,通过接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,对模式进行解析,产生响应的控制字,计算波控码,测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,正常工作模式下波控码直接输出,补偿数据存储读写,执行TR阵元控制,从而能够实现内场暗室测试及外场正式产品使用的一体化,无需针对特定场景更换波控组合方法的状态,极大提升了方法的整体性。

Description

一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法和装置
技术领域
本发明涉及雷达的技术领域,尤其涉及一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,以及一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置。
背景技术
星载相控阵天线是星载着陆雷达的重要组成部分,相控阵天线的波束指向控制是其中的关键技术之一。在着陆雷达下降过程中,需飞行器快速切换不同的对地波束以准确测量其飞行速度、对地距离等信息。
星载着陆雷达的相控阵天线指向精度高,波束指向的细小误差会对最终测量精度产生巨大影响。由于加工制造、组件安装误差、天线单元间耦合、天线方向图不一致等客观因素的存在,因此产品正式使用前需要对各个阵元进行差异化校准补偿,包括接收、发送相位补偿及接收幅度补偿,计算天线的波控码时实时调用此补偿数据,达到消除系统固定误差的作用,使每个单元的幅相特性一致。数据补偿通常在微波暗室中进行,测试时需要波控组合、上位机、微波测试仪器等设备。
现有的内场暗室补偿方案波控组合实现上位机数据通信处理,完成各通道波控码计算后,测得补偿数据后将其写入补偿数据存储模块,外场正式使用时波控组合调用补偿数据参与波控码计算。此波控组合方法的状态分为内场暗室测试、外场正式产品两种产品状态,使用繁琐,不便于产品系列化及统一管理。
发明内容
为克服现有技术的缺陷,本发明要解决的技术问题是提供了一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其能够实现内场暗室测试及外场正式产品使用的一体化,无需针对特定场景更换波控组合方法的状态,极大提升了方法的整体性。
本发明的技术方案是:这种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其包括以下步骤:
(1)接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,控制命令包括:波束指向角度、阵元工作模式;
(2)对模式进行解析,产生响应的控制字,模式包括:单通道模式、子阵模式、全阵模式;
(3)根据工作模式查表选通相应的阵元通道,首先对输入的指向角度进行修正插值,计算波控基准码,然后分别计算相应通道波控码,同时产生读取存储补偿数据flash的地址、使能信号,将读取的flash幅相补偿数据与计算得出的波控码数据差值后运算得到修正的波控码;
(4)测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,此时读取存储相应通道或子阵的补偿数据,步骤(3)产生的波控码累加产生最终的波控码输出;正常工作模式下步骤(3)产生的波控码直接输出;
(5)补偿数据存储读写;
(6)执行TR阵元控制。
本发明通过接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,对模式进行解析,产生响应的控制字,计算波控码,测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,正常工作模式下波控码直接输出,补偿数据存储读写,执行TR阵元控制,从而能够实现内场暗室测试及外场正式产品使用的一体化,无需针对特定场景更换波控组合方法的状态,极大提升了方法的整体性。
还提供了一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置,其包括:
接收天线控制命令模块,其配置来接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,控制命令包括:波束指向角度、阵元工作模式;
模式解析模块,其配置来对模式进行解析,产生响应的控制字,模式包括:单通道模式、子阵模式、全阵模式;
波控码计算模块,其配置来根据工作模式查表选通相应的阵元通道,首先对输入的指向角度进行修正插值,计算波控基准码,然后分别计算相应通道波控码,同时产生读取存储补偿数据flash的地址、使能信号,将读取的flash幅相补偿数据与计算得出的波控码数据差值后运算得到修正的波控码;
存储控制单元,其配置为测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,此时读取存储相应通道或子阵的补偿数据,波控码计算模块产生的波控码累加产生最终的波控码输出;正常工作模式下波控码计算模块产生的波控码直接输出;
补偿数据存储器,其配置来执行补偿数据存储读写;
TR控制模块,其配置来执行TR阵元控制。
附图说明
图1示出了根据本发明的星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法的流程图。
图2示出了根据本发明的星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置的工作原理图。
具体实施方式
如图1所示,这种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其包括以下步骤:
(1)接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,控制命令包括:波束指向角度、阵元工作模式;
(2)对模式进行解析,产生响应的控制字,模式包括:单通道模式、子阵模式、全阵模式;
(3)根据工作模式查表选通相应的阵元通道,首先对输入的指向角度进行修正插值,计算波控基准码,然后分别计算相应通道波控码,同时产生读取存储补偿数据flash的地址、使能信号,将读取的flash幅相补偿数据与计算得出的波控码数据差值后运算得到修正的波控码;
(4)测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,此时读取存储相应通道或子阵的补偿数据,步骤(3)产生的波控码累加产生最终的波控码输出;正常工作模式下步骤(3)产生的波控码直接输出;
(5)补偿数据存储读写;
(6)执行TR阵元控制。
本发明通过接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,对模式进行解析,产生响应的控制字,计算波控码,测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,正常工作模式下波控码直接输出,补偿数据存储读写,执行TR阵元控制,从而能够实现内场暗室测试及外场正式产品使用的一体化,无需针对特定场景更换波控组合方法的状态,极大提升了方法的整体性。
优选地,所述步骤(3)中,角度差值公式为:
其中两组系数计算公式为:
,/>
其中θ、为输入的装订方位角、俯仰角,Δθ、/>为理论方位角、俯仰角网格间距,/>为暗室实测网格四个紧邻的方位角,/>为暗室实测网格四个紧邻的俯仰角,θj、/>为理论网格方位、俯仰角下限,/>、/>为网格左下角方位、俯仰角理论与实测指向误差。
优选地,所述步骤(3)中,基准波控码计算公式为:
,/>
其中d为天线阵元间距,λ为信号波长,k为移相器位数,θ、为插值后波束指向角度。
优选地,所述步骤(5)中,根据上位机指令将幅度、相位数据写到flash相应区域内;根据需要补偿的通道地址,从其相应地址中读取出数据,赋值到相应变量,输出到步骤(3)。
优选地,所述步骤(6)中,根据步骤(3)产生的TR号、通道号及对应的波控码,依据与TR的通信协议产生对应TR模块的幅相数据,并将数据发送给对应的TR模块。
本领域普通技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,包括上述实施例方法的各步骤,而所述的存储介质可以是:ROM/RAM、磁碟、光盘、存储卡等。因此,与本发明的方法相对应的,本发明还同时包括一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置,该装置通常以与方法各步骤相对应的功能模块的形式表示。如图2所示,该装置包括:
接收天线控制命令模块,其配置来接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,控制命令包括:波束指向角度、阵元工作模式;
模式解析模块(图2未示出),其配置来对模式进行解析,产生响应的控制字,模式包括:单通道模式、子阵模式、全阵模式;
波控码计算模块,其配置来根据工作模式查表选通相应的阵元通道,首先对输入的指向角度进行修正插值,计算波控基准码,然后分别计算相应通道波控码,同时产生读取存储补偿数据flash的地址、使能信号,将读取的flash幅相补偿数据与计算得出的波控码数据差值后运算得到修正的波控码;
存储控制单元,其配置为测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,此时读取存储相应通道或子阵的补偿数据,波控码计算模块产生的波控码累加产生最终的波控码输出;正常工作模式下波控码计算模块产生的波控码直接输出;
补偿数据存储器,其配置来执行补偿数据存储读写;
TR控制模块,其配置来执行TR阵元控制。
优选地,所述波控码计算模块中,角度差值公式为:
其中两组系数计算公式为:
,/>
其中θ、为输入的装订方位角、俯仰角,Δθ、/>为理论方位角、俯仰角网格间距,/>为暗室实测网格四个紧邻的方位角,/>为暗室实测网格四个紧邻的俯仰角,θj、/>为理论网格方位、俯仰角下限,/>、/>为网格左下角方位、俯仰角理论与实测指向误差。
优选地,所述波控码计算模块中,基准波控码计算公式为:
,/>
其中d为天线阵元间距,λ为信号波长,k为移相器位数,θ、为插值后波束指向角度。
优选地,所述补偿数据存储器中,根据上位机指令将幅度、相位数据写到flash相应区域内;根据需要补偿的通道地址,从其相应地址中读取出数据,赋值到相应变量,输出到波控码计算模块。
优选地,所述TR控制模块中,根据波控码计算模块产生的TR号、通道号及对应的波控码,依据与TR的通信协议产生对应TR模块的幅相数据,并将数据发送给对应的TR模块。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其特征在于:其包括以下步骤:
(1)接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,控制命令包括:波束指向角度、阵元工作模式;
(2)对模式进行解析,产生响应的控制字,模式包括:单通道模式、子阵模式、全阵模式;
(3)根据工作模式查表选通相应的阵元通道,首先对输入的指向角度进行修正插值,计算波控基准码,然后分别计算相应通道波控码,同时产生读取存储补偿数据flash的地址、使能信号,将读取的flash幅相补偿数据与计算得出的波控码数据差值后运算得到修正的波控码;
(4)测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,此时读取存储相应通道或子阵的补偿数据,步骤(3)产生的波控码累加产生最终的波控码输出;正常工作模式下步骤(3)产生的波控码直接输出;
(5)补偿数据存储读写;
(6)执行TR阵元控制;
所述步骤(3)中,对输入的指向角度进行修正插值的公式为:
其中两组系数计算公式为:
,/>
其中θ、为输入的装订方位角、俯仰角,/>、/>为理论方位角、俯仰角网格间距,为暗室实测网格四个紧邻的方位角,/>为暗室实测网格四个紧邻的俯仰角,θj、/>为理论网格方位、俯仰角下限,/>、/>为网格左下角方位、俯仰角理论与实测指向误差。
2.根据权利要求1所述的星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其特征在于:所述步骤(3)中,基准波控码计算公式为:
,/>
其中d为天线阵元间距,λ为信号波长,k为移相器位数,θ、为插值后波束指向角度。
3.根据权利要求2所述的星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其特征在于:所述步骤(5)中,根据上位机指令将幅度、相位数据写到flash相应区域内;根据需要补偿的通道地址,从其相应地址中读取出数据,赋值到相应变量,输出到步骤(3)。
4.根据权利要求3所述的星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法,其特征在于:所述步骤(6)中,根据步骤(3)产生的TR号、通道号及对应的波控码,依据与TR的通信协议产生对应TR模块的幅相数据,并将数据发送给对应的TR模块。
5.一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置,其特征在于:其包括:
接收天线控制命令模块,其配置来接收上位机或信号处理机的控制命令,应答回复上位机或信号处理机的控制命令,控制命令包括:波束指向角度、阵元工作模式;
模式解析模块,其配置来对模式进行解析,产生响应的控制字,模式包括:单通道模式、子阵模式、全阵模式;
波控码计算模块,其配置来根据工作模式查表选通相应的阵元通道,首先对输入的指向角度进行修正插值,计算波控基准码,然后分别计算相应通道波控码,同时产生读取存储补偿数据flash的地址、使能信号,将读取的flash幅相补偿数据与计算得出的波控码数据差值后运算得到修正的波控码;
存储控制单元,其配置为测试模式下通过上位机选通补偿特定通道或者特定子阵,此时读取存储相应通道或子阵的补偿数据,波控码计算模块产生的波控码累加产生最终的波控码输出;正常工作模式下波控码计算模块产生的波控码直接输出;
补偿数据存储器,其配置来执行补偿数据存储读写;
TR控制模块,其配置来执行TR阵元控制;
所述波控码计算模块中,对输入的指向角度进行修正插值的公式为:
其中两组系数计算公式为:
,/>
其中θ、为输入的装订方位角、俯仰角,/>、/>为理论方位角、俯仰角网格间距,为暗室实测网格四个紧邻的方位角,/>为暗室实测网格四个紧邻的俯仰角,θj、/>为理论网格方位、俯仰角下限,/>、/>为网格左下角方位、俯仰角理论与实测指向误差。
6.根据权利要求5所述的星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置,其特征在于:所述波控码计算模块中,基准波控码计算公式为:
,/>
其中d为天线阵元间距,λ为信号波长,k为移相器位数,θ、为插值后波束指向角度。
7.根据权利要求6所述的星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置,其特征在于:所述补偿数据存储器中,根据上位机指令将幅度、相位数据写到flash相应区域内;根据需要补偿的通道地址,从其相应地址中读取出数据,赋值到相应变量,输出到波控码计算模块。
8.根据权利要求7所述的星载相控阵天线波束控制及测试一体化装置,其特征在于:所述TR控制模块中,根据波控码计算模块产生的TR号、通道号及对应的波控码,依据与TR的通信协议产生对应TR模块的幅相数据,并将数据发送给对应的TR模块。
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