[發明專利]一種星載大型相控陣天線波束控制裝置

有效

• 申請號: 201510073210.8
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104617390B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 汪永軍;張宏財;宣浩;段玲琳;李化雷;喬志敏;陳之濤
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01Q3/00
• 分類號: H01Q3/00;H01Q3/30;H01Q1/28
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙)34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，包括衛星平臺數管計算機，波束控制計算機，多個波束控制單元、C波段T/R組件、C波段延時放大組件、L波段T/R組件和L波段延時放大組件；所述衛星平臺數管計算機將波束指向數據(β,α)發送給波束控制計算機，所述波束控制計算機根據波束指向方位數據得到波控碼，并將波控碼和工作時序一起發送到各個波束控制單元，所述每個波束控制單元接收到波控碼和工作時序后，對波控碼進行校驗和驗證，將每個T/R組件的波控碼相累加，累加得到的校驗碼與波束控制單元接收到的校驗碼相比較，如果相符，則將對應通道的波控碼和工作時序提取并按照各個組件的數據格式要求重組后，然后轉發至該波束控制單元對應的C波段T/R組件、C波段延時放大組件、L波段T/R組件和L波段延時放大組件，每個T/R組件接收到波控碼后，進行串并轉換，將每個碼值送給被控器件的移相器和衰減器，按照工作時序要求，完成整個天線陣面的波束指向切換。

2.根據權利要求1所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述波控碼為：根據波束指向角，計算出天線陣面上每個移相器的移相碼、衰減器的衰減碼、延時放大器的延時碼，并與天線陣面在上電初始化過程中得到的校驗碼相加，消除每個通道的不一致性，最后得到每個移相器的移相碼、衰減器的衰減碼和延時線的延時碼，統稱波控碼。

3.根據權利要求1所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述波束控制單元包括反熔絲FPGA芯片、A/D轉換芯片、差分信號輸入輸出驅動模塊、多組保險絲電路和儲能電容；所述差分信號輸入輸出驅動模塊包括差分接收電路和差分發送電路，所述反熔絲FPGA芯片通過差分接收電路從波束控制計算機接收波控碼，A/D轉換芯片將采集的C波段電源和L波段電源及天線陣面不同位置的溫度數據送入反熔絲FPGA芯片，所述反熔絲FPGA芯片進行字頭判別、校驗和檢查，如果都正確無誤，再從接收到的波控碼中提取每個T/R通道的數據，根據C波段組件、L波段組件數據協議要求，在反熔絲FPGA芯片內部完成數據的拼接和重組，最后將每個通道的波控碼按照時鐘節拍串行發送至對應的T/R組件，反熔絲FPGA芯片按照規定的協議將狀態信息通過差分發送電路上傳到波束控制計算機，多組保險絲電路依次串聯在C波段T/R組件的+9V電源上，儲能電容并聯在C波段T/R組件的+9V電源上。

4.根據權利要求3所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述波控碼數據在時鐘的下降沿發送，T/R組件在時鐘的上升沿采集串行數據。

5.根據權利要求3所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述反熔絲FPGA芯片的原型驗證方法如下：首先對反熔絲器件設計文件編譯生成網表文件，然后將生成的網表文件轉換成基于flash工藝的ProAsic芯片的網表，使得反熔絲芯片和原型適配器flash芯片的時序匹配，同時進行兩種芯片的引腳轉換。

6.根據權利要求5所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述反熔絲FPGA芯片的型號為A54SX72A-CQ208B。

7.根據權利要求3所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述波束控制單元共54個，波束控制計算機與整個天線陣面共計9個接口，每個接口連接6個波束控制單元，每個波束控制單元控制12個C波段T/R組件、4個C波段延時放大組件、8個L波段T/R組件和4個L波段延時放大組件，將12個C波段T/R組件分成4組，每組包含3個C波段T/R組件和1個C波段延時放大組件，將8個L波段T/R組件分成2組，每組包括4個L波段T/R組件和2個L波段延時放大組件。

8.根據權利要求3所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述每個波束控制單元與波束控制計算機和各個T/R組件之間采用RS422差分總線方式傳輸數據，采用一驅多的連接方式，即發送源端一路信號，驅動多路接收端，在最遠端并接匹配電阻。

9.根據權利要求3所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述A/D轉換芯片有兩個，選用TLC2543作為A/D轉換芯片，一個用以采集C波段T/R組件電源-5V、9V和天線陣面各個位置的溫度，另一個用以采集L波段T/R組件電源-5V、+5V、28V。

10.根據權利要求3所述的一種星載大型相控陣天線波束控制裝置，其特征在于，所述每組保險絲電路和儲能電容包括兩個保險絲保護電路和三個大容量儲能電容，保險絲電路串聯在C波段T/R組件+9V電源上，三個大容量儲能電容并聯在C波段T/R組件+9V電源上，所述兩個保險絲保護電路中，其中的一個保險絲保護電路串聯大功率電阻后再與另一個保險絲保護電路并聯。