CN117590095A - 一种基于fpga软件的相控阵天线快速测试方向图的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了信号传输领域的一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，包括利用上位机发送SWITCH指令和全阵加电指令，随后上位机向波控盒发送一帧自动方向图测试指令，促使波控盒代替上位机下发角度序列。本方案通过波控盒FPGA软件自动轮巡代替上位机下发指令，上位机只需要发送3帧指令即可完成相控阵天线的接收或者发射方向图测试工作，基本消除了上位机到波控测试盒之间的指令传输的时间，大大缩短了相控阵天线方向图测试时间，对于量产项目有着重大的意义。

Description

一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法

技术领域

本发明属于信号传输领域，具体是一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法。

背景技术

相控阵天线方向图的测试是相控阵天线测试中耗时较长的一个测试项，天线方向图是衡量天线性能的重要图形，它反应了波束形状、天线增益、幅瓣、波束指向等。随着相控阵天线技术的发展，宽带的相控阵天线优势越来越明显。但由于宽带相控阵天线频点多，造成所需测试方向图的数量会非常大。

目前相控阵天线的方向图测试时间较长，而暗室又是即为稀缺的资源。尤其是在量产的项目中，如果能提高相控阵天线方向图测试的速度，对整个项目和整个公司都有着重大的意义。

现有的相控阵天线方向图测试方案，要完成所有方向图的测试，需要上位机下发数量庞大的指令帧，且上位机每帧指令的最小间隔时间为1毫秒，指令帧传输到波控盒的时间及每帧之间间隔时间会非常长。故现有方案方向图测试效率低、时间长，稀缺的远场资源被长时间占用，也增加了设备成本和天线测试时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，解决方向图测试时间长的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，包括利用上位机发送SWITCH指令和全阵加电指令，随后上位机向波控盒发送一帧自动方向图测试指令，促使波控盒代替上位机下发角度序列。

名词解释：FPGA：现场可编程门阵列芯片

SWITCH：收发切换。

进一步，包括以下步骤：

S1，上位机下发SWITCH波束切换指令至波控盒，生成SWITCH信号，并传输到相控阵天线波控FPGA；

S2,上位机发送SWITCH指令和全阵加电指令后，随后上位机向波控盒发送一帧自动方向图测试指令；

S3,当上位机发送一帧自动方向图测试指令后，波控盒产生有自动校准序列，其中自动校准序列结合频点、加权码、离轴角和旋转角的顺序依次完成全阵的接收或者发射方向图的测试；

S4,在方向图测试过程中，波控盒每下发一帧角度指令，会按一定的间隔时间自动生成二级时钟数据更新信号；

S5,上位机下发全阵关电指令，接收或者发射方向图测试结束。

进一步，所述S2中自动方向图测试指令包括起始频点、结束频点、频点步进、起始加权、结束加权、加权步进、起始离轴角、结束离轴角、离轴角步进、起始旋转角、结束旋转角和旋转角步进信息。

进一步，所述S3中自动校准序列包括FPGA按频点0~F、加权0~M、离轴角0~x*K1和旋转角0~y*K2，根据离轴角和旋转角的参数代入依次完成全阵的接收或者发射方向图的测试；

其中，离轴角中的参数K1为离轴角的步进，离轴角中的参数x为自增的次数,旋转角中的参数K2为旋转角的步进，旋转角中的参数y为自增次数的顺序。

采用上述方案后实现了以下有益效果：

本方案通过波控盒FPGA软件自动轮巡代替上位机下发指令，上位机只需要发送3帧指令即可完成相控阵天线的接收或者发射方向图测试工作，几乎没有了指令到测试盒的传输时间以及每帧之间的间隔时间，大大缩短了相控阵天线方向图测试时间。另外，上位机下发指令帧的精简，也简化了通道校准上位机软件，简化了操作，释放了测试人员。

相控阵天线方向图测试时间的缩减，可以减少整个项目的交付时间，尤其是对于量产项目，有着重大的意义。

附图说明

图1为现有技术的流程图。

图2为本发明实施例基于FPGA软件的相控阵天线快速方向图测试的方法的流程示意图。

图3为本发明实施例波控盒产生指令序列示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

现有技术（对比例）：当前相控阵天线的方向图测试，主要是在远场测试系统下，上位机下发相应角度指令到波控盒，波控盒将指令转发到相控阵天线波控，去完成方向图的测试，如图1所示，大致步骤如下：

（1）上位机下发SWITCH波束切换指令至波控盒，生成SWITCH信号，并传输到相控阵天线波控FPGA；

（2）上位机下发全阵接收或者发射的加电指令；

（3）上位机下发角度指令，离轴角、旋转角、加权和频点按指定步进进行下发，直到遍历所有旋转角、离轴角、加权和频点；每下发一帧角度指令，上位机需要再发送一帧二级时钟数据更新信号，等待方向图测试完成；

（4）上位机下发全阵关电指令，接收或者发射方向图测试结束；

加入某项目频点为20个，加权为4种，离轴角（0~60）按5°步进一个点，旋转角（0~360）按10°步进一个点，则收发方向图数量为20*4*（60/5）*（360/10）*2=69120，上位机需要下发指令帧数量为69120*3=207360。

实施例：实施例基本如附图1所示：鉴于上位机传输数据到FPGA的速率很慢，上位机中帧间隔最小也为1ms，但FPGA之间通过同步串口，传输速率可达100Mbps，同时FPGA软件中帧间隔时间可以到ns级别。通过波控盒FPGA软件自动产生有自动校准序列，可减少指令传输时间和间隔时间。因此本技术方案中一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，

具体实施过程如下：通过测试盒FPGA软件自动下发角度序列，上位机发送完SWITCH指令和全阵加电指令后，只需发送一帧自动方向图测试指令，即可等待所有频点所有指向的方向图测试完成，最后关断全阵即可，流程如图2所示。

上位机发送到波控测试盒一帧自动方向图测试指令，包括起始频点、结束频点、频点步进、起始加权、结束加权、加权步进、起始离轴角、结束离轴角、离轴角步进、起始旋转角、结束旋转角和旋转角步进等信息。测试盒FPGA软件自动产生校准帧序列，FPGA按频点0~F,加权0~M，离轴角0~x*K1(其中K1为离轴角步进，x是自增次数),旋转角0~y*K2（其中K2为旋转角步进，y是自增次数）根据离轴角和旋转角的参数代入依次完成全阵的接收或者发射方向图的测试的顺序依次完成全阵的接收或者发射方向图的测试（波控盒自动生成二级时钟数据更新信号），波控盒FPGA序列指令如图3所示。

最后上位机发送全阵关电指令，接收或者发射方向图测试完成。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，其特征在于：包括利用上位机发送SWITCH指令和全阵加电指令，随后上位机向波控盒发送一帧自动方向图测试指令，促使波控盒代替上位机下发角度序列。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1,上位机下发SWITCH波束切换指令至波控盒，生成SWITCH信号，并传输到相控阵天线波控FPGA；

S2,上位机发送SWITCH指令和全阵加电指令后，随后上位机向波控盒发送一帧自动方向图测试指令；

S3,当上位机发送一帧自动方向图测试指令后，波控盒产生有自动校准序列，其中自动校准序列结合频点、加权码、离轴角和旋转角的顺序依次完成全阵的接收或者发射方向图的测试；

S4,在方向图测试过程中，波控盒每下发一帧角度指令，会按一定的间隔时间自动生成二级时钟数据更新信号；

S5,上位机下发全阵关电指令，接收或者发射方向图测试结束。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，其特征在于：所述S2中自动方向图测试指令包括起始频点、结束频点、频点步进、起始加权、结束加权、加权步进、起始离轴角、结束离轴角、离轴角步进、起始旋转角、结束旋转角和旋转角步进信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA软件的相控阵天线快速测试方向图的方法，其特征在于：所述S3中自动校准序列包括FPGA按频点0~F、加权0~M、离轴角0~x*K1和旋转角0~y*K2，根据离轴角和旋转角的参数代入依次完成全阵的接收或者发射方向图的测试；

其中，离轴角中的参数K1为离轴角的步进，离轴角中的参数x为自增的次数,旋转角中的参数K2为旋转角的步进，旋转角中的参数y为自增次数的顺序。