[發(fā)明專利]一種相控陣?yán)走_(dá)加權(quán)系數(shù)分布式計算系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011426303.1
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112749122B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊見;陳偉;劉永剛;郭小杰
• 申請（專利權(quán)）人: 四川九洲空管科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78;G06F9/50;G01S7/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

本發(fā)明提供了一種相控陣?yán)走_(dá)加權(quán)系數(shù)分布式計算系統(tǒng)，適用于大陣面復(fù)雜相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備，包括控制及數(shù)據(jù)處理模塊、接收波束形成模塊以及由多個數(shù)字TR組件；所述數(shù)字TR組件包括一個數(shù)字處理模塊，用于控制TR組件以及加權(quán)系數(shù)的計算，形成第一級接收數(shù)字波束；所述接收波束形成模塊與數(shù)字TR組件通信，用于轉(zhuǎn)發(fā)控制參數(shù)以及接收上報的第一級接收波束形成數(shù)據(jù)，完成接收波束形成及數(shù)據(jù)上報；控制及數(shù)據(jù)處理模塊與接收波束形成模塊通信，下發(fā)控制參數(shù)至接收波束形成模塊。采用本發(fā)明的方案能夠?qū)崿F(xiàn)大陣面復(fù)雜相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備波束指向及天線波束形狀的快速變化能力，波束調(diào)度更加靈活、快速，同時減少設(shè)計成本，保證系統(tǒng)性能，提高雷達(dá)的自適應(yīng)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域，特別涉及一種相控陣?yán)走_(dá)加權(quán)系數(shù)分布式計算系統(tǒng)。

背景技術(shù)

相控陣?yán)走_(dá)是采用相控陣天線的雷達(dá)，相對于傳統(tǒng)的機(jī)掃雷達(dá)，最大的差別在于天線無需轉(zhuǎn)動即可實(shí)現(xiàn)天線波束的快速掃描，其主要特點(diǎn)為波束指向的快速變化能力以及天線波束形狀的快速變化能力。前者是天線快速掃描的基礎(chǔ)，使相控陣天線在保持不動得情況下，天線波束也可以在空間快速掃描；后者使天線波束形狀可以根據(jù)雷達(dá)工作任務(wù)的不同而加以調(diào)整、變化。使相控陣?yán)走_(dá)具有更高的對工作環(huán)境、目標(biāo)環(huán)境的自適應(yīng)能力，在惡劣環(huán)境下執(zhí)行探測任務(wù)時具有更多的潛力。

而相控陣?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)天線波束快速掃描以及波束形狀快速變化的關(guān)鍵在于對每個通道幅相的精準(zhǔn)控制，雷達(dá)系統(tǒng)通常通過一組或多組幅相控制系數(shù)的控制實(shí)現(xiàn)這兩個目標(biāo)。

要實(shí)現(xiàn)天線波束快速掃描以及波束形狀快速變化，通常有以下手段：

1、將所有頻點(diǎn)、所有波束形狀、所有波束指向所涉及的全部加權(quán)系數(shù)提前計算好存儲在PROM中，雷達(dá)工作時再根據(jù)控制信息進(jìn)行調(diào)用，優(yōu)點(diǎn)為可以快速調(diào)用，響應(yīng)迅速，缺點(diǎn)在于只適用于數(shù)據(jù)量較小的雷達(dá)系統(tǒng)，且雷達(dá)工作模式收到一定限制；

2、通過配置一個嵌入式計算器件，專門用于實(shí)時計算各個狀態(tài)及模式下系統(tǒng)所需的一組加權(quán)系數(shù)，計算完成再分發(fā)到各個使用節(jié)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)為調(diào)用靈活，無需外掛大容量存儲設(shè)備，缺點(diǎn)則在于嵌入式計算器件出口通信帶寬要足夠大，才能保證響應(yīng)時間滿足系統(tǒng)需求，且天線通道數(shù)不能過多，否則天線快速掃描能力就受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，即對于口徑較大（或天線通道數(shù)較多）、工作頻點(diǎn)范圍廣、工作模式多的相控陣?yán)走_(dá)，快速、靈活的根據(jù)系統(tǒng)需求產(chǎn)生及調(diào)用加權(quán)系數(shù)的問題，提供了一種相控陣?yán)走_(dá)加權(quán)系數(shù)分布式計算系統(tǒng)，利用相控陣?yán)走_(dá)結(jié)構(gòu)及功能組成，按照加權(quán)系數(shù)的使用節(jié)點(diǎn)分布對整個運(yùn)算過程進(jìn)行拆分，分別劃分為波束形成運(yùn)算點(diǎn)及TR組件運(yùn)算點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)FPGA調(diào)用基本邏輯資源與MicroBlaze核協(xié)同的方式，根據(jù)控制參數(shù)對相關(guān)加權(quán)系數(shù)進(jìn)行計算，即將一個獨(dú)立的運(yùn)算節(jié)點(diǎn)完成的工作量拆分為多個獨(dú)立的子節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)算的分布式處理，節(jié)約大量運(yùn)算及數(shù)據(jù)傳輸時間，同時又不會增加設(shè)計成本。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種相控陣?yán)走_(dá)加權(quán)系數(shù)分布式計算系統(tǒng)，適用于大陣面復(fù)雜相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備，包括控制及數(shù)據(jù)處理模塊、接收波束形成模塊以及由多個數(shù)字TR組件組成的相控陣?yán)走_(dá)天線陣面；

所述數(shù)字TR組件包括一個數(shù)字處理模塊，數(shù)字處理模塊用于控制TR組件以及完成組件內(nèi)部所有通道發(fā)射加權(quán)系數(shù)、第一級接收加權(quán)系數(shù)的計算，同時形成所有通道第一級接收數(shù)字波束；

所述接收波束形成模塊與數(shù)字TR組件通信，用于轉(zhuǎn)發(fā)控制參數(shù)以及接收數(shù)字TR組件上報的第一級接收波束形成數(shù)據(jù)，同時完成接收波束形成及數(shù)據(jù)上報；

控制及數(shù)據(jù)處理模塊與接收波束形成模塊通信，下發(fā)控制參數(shù)至接收波束形成模塊以及接收上報數(shù)據(jù)。