一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法技术

本发明专利技术提供一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法，在无源数字移相器驱动电路中，通过对相邻周期控制数据进行比较判定，可在数据不同时对负载进行功率驱动，能够大幅减少驱动单元相邻周期间数据相同造成的重复驱动，在不改变原有功率驱动电路结构前提下，仅靠采用该方法即可降低连续工作时驱动电路总驱动功率。

【技术实现步骤摘要】
一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法
本专利技术涉及一种降低移相器驱动电路驱动功率的方法，特别是一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法，属于无源相控阵雷达移相器驱动控制领域。
技术介绍
移相器是相控阵雷达天线系统中的关键器件，可通过改变移相器相移值改变天线波束指向。由于便于波束控制，无源数字移相器(以下简称数字移相器)在无源相控阵天线中广泛应用，目前大规模工程应用的无源数字移相器有铁氧体移相器、PIN二极管移相器等，一般n位数字移相器由n个不同相移值的子移相器串联而成，每个子移相器有移相和不移相两种状态，由一位二进制数字信号控制通过单元级驱动电路进行驱动，故n位数字移相器通过n位二进制数字信号控制n个结构相同的单元驱动电路进行功率驱动，可得到2n个不同的相移值。工程应用中，每个数字移相器一般通过由多个单元驱动电路和其他外围功能电路组成的一个移相器驱动电路进行功率驱动，其中单元驱动电路主要完成功率驱动功能，是整个移相器驱动电路中功耗最大的部分。当相控阵雷达天线阵列规模较大时，所需移相器和移相器驱动电路数量随规模增加，特别是单元驱动电路的数量与移相器位数相关，呈n倍增加，相应的驱动总功率也随规模增加而增大。在机载、弹载或其他功率限制的应用场合中，功耗是设计的重点考虑对象，即使在某些应用场合并不重点考虑功耗部分，降低功耗也是系统优化的重要方面。因此有必要研究降低移相器驱动电路驱动功率的方法，尽量减少移相器驱动电路的驱动功耗，从而减小整机功耗。事实上不同类型的数字移相器由于工作原理不同，驱动电路和驱动功率都不相同，例如：铁氧体移相器需要利用驱动电路对其外加直流磁场改变铁氧体材料的导磁系数，从而改变电磁波的相速得到不同的相移量，PIN二极管移相器需要利用驱动电路控制PIN二极管工作于正偏或反偏状态，利用不同偏置状态所对应的不同路径移相，但无论何种驱动电路，其驱动控制方式都是以当次命令为依据，即根据本次工作周期得到的控制信号进行驱动控制，例如n位数字移相器根据当前周期需要的移相控制信号进行驱动，下次工作时则根据下个周期的移相控制信号进行驱动，存在相邻工作周期由于控制信号相同导致驱动单元重复驱动的情况发生，因此连续工作时造成了不必要的驱动功率浪费，增加了数字移相器驱动电路整体驱动功耗。
技术实现思路
要解决的技术问题为了降低无源数字移相器驱动电路驱动功率，解决数字移相器驱动电路相邻工作周期由于控制信号相同导致的驱动单元重复驱动造成驱动功率浪费的现象，本专利技术提出了一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法，可以减少驱动单元周期间的重复驱动，在不降低单元驱动电路驱动功率前提下，可降低驱动电路总驱动功率。技术方案一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法，其特征在于在无源数字移相器驱动电路的控制部分增加控制数据比较单元，对相邻周期之间控制数据进行判断，当控制数据相同时，不需要对负载再次驱动，控制数据不同时，按当前周期的控制数据对负载进行驱动；包括初始驱动和正常驱动两个工作过程：所述的初始驱动工作过程包含如下步骤：步骤1a：天线系统上电后，n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的n位初始控制数据和本周期数据锁存信号触发锁存初始驱动控制数据；步骤2a：n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的复位信号复位控制数据比较单元，使其不对相邻周期数据进行比较，因此驱动电路各基本位功率驱动单元按照初始驱动数据和系统工作时序进行初始化驱动工作；步骤3a：驱动工作完成后，波控装置下发前周期数据锁存信号，n位无源数字移相器驱动电路根据锁存信号触发锁存本周期的控制数据，作为下个工作周期的前周期数据使用；所述的正常驱动工作过程包含如下步骤：步骤1b：n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的本周期n位工作数据和数据锁存信号触发锁存当前工作周期的工作数据；步骤2b：将本周期锁存后的数据与前周期锁存的数据进行比较判定，产生n路驱动单元是否工作的指示信号；步骤3b：需要进行功率驱动的单元根据该路工作指示信号产生该路驱动控制信号；不需要进行功率驱动的单元根据该路不工作指示信号不产生该路驱动控制信号；步骤4b：各基本位功率驱动单元根据相应驱动控制信号完成对应负载的功率驱动工作；步骤5b：驱动工作完成后，按照波控装置下发的前周期数据锁存信号触发锁存本周期的控制数据，作为下个工作周期的前周期数据使用。一种实现所述的降低无源数字移相器驱动电路驱动功率方法的功能组成单元，其特征在于包括本周期数据锁存单元、前周期数据锁存单元、控制数据比较单元、n个驱动控制信号产生单元和n个功率驱动单元；本周期数据锁存单元由数据锁存信号控制将本工作周期的n位控制数据进行锁存输出，与前周期数据锁存单元锁存输出的前一个工作周期的n位控制数据一同进入控制数据比较单元，由比较单元控制信号和比较单元复位信号控制数据比较单元产生n路比较结果信号至n路并行的驱动控制信号产生单元，每路驱动控制信号产生单元由该位对应的比较结果信号、系统工作时序信号和该位对应的本周期控制数据共同作用产生对应功率驱动单元的驱动控制信号，功率驱动单元将根据输入的驱动控制信号产生负载所需的驱动信号；其中，本周期数据锁存单元的功能是根据锁存控制信号锁存本周期工作的控制数据，前周期数据锁存单元的功能是根据本周期工作结束后产生的锁存控制信号锁存本周期工作的控制数据，供后一个工作周期数据比较使用；控制数据比较单元功能是比较本周期与前周期的工作数据并输出判定结果，驱动控制信号产生单元的功能是根据比较单元输出的判定结果判断是否将本周期控制数据按照系统时序信号要求产生功率驱动单元的控制信号，功率驱动单元的功能是根据该路驱动控制信号为该路负载提供驱动功率。有益效果采用上述技术方案，由于加入了相邻工作周期数据比较判定的电路，可以减少驱动单元周期间的重复驱动，与现有技术相比，可在不改变原有功率驱动单元电路结构前提下，仅靠采用该方法即可降低驱动电路总的驱动功率。为进一步说明采用上述技术带来的有益效果，我们对64个5位数字移相器组成的一维相控阵天线不同波束时各个移相器的控制数据(即移相器配相码值)进行统计分析。例如波束工作频率为33.0GHz～37.0GHz，100MHz间隔时，共41个频点，工作角度为-45°～+45°，1°间隔时，共91个波位，那么波束共有41×91个不同状态，64个5位数字移相器组成一维相控阵时，移相器共需320个控制数据。当天线波束在仅变化角度、仅频率变化、频率角度同时变化的三种情况下，对所有波束当前工作周期与下一工作周期控制数据的变化率进行统计，可将相邻周期控制数据变化位数与总位数的比值称为控制数据变化率，得到如附图2～附图5所示控制数据变化率对比图。图中可以看出，在角度变化、频率不变时和角度频率同时变化时两种情况下控制数据变化率约为50％，意味着接近一半的数据并没有发生变化。当角度不变、频率变化时控制数据变化率更低于40％，意味着大于60％的数据并没有发生变化。所以采用所述技术方案，至少可降低驱动电路50％的总驱动功率。附图说明图1为实现本专利技术所需的功能组成单元结构图。图2～图5为说明本专利技术有益效果时所举用例的控制数据变化率对比图。图中横坐标为41×91个工作点，纵坐标为该工作点的相邻周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法，其特征在于在无源数字移相器驱动电路的控制部分增加控制数据比较单元，对相邻周期之间控制数据进行判断，当控制数据相同时，不需要对负载再次驱动，控制数据不同时，按当前周期的控制数据对负载进行驱动；包括初始驱动和正常驱动两个工作过程：所述的初始驱动工作过程包含如下步骤：步骤1a：天线系统上电后，n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的n位初始控制数据和本周期数据锁存信号触发锁存初始驱动控制数据；步骤2a：n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的复位信号复位控制数据比较单元，使其不对相邻周期数据进行比较，因此驱动电路各基本位功率驱动单元按照初始驱动数据和系统工作时序进行初始化驱动工作；步骤3a：驱动工作完成后，波控装置下发前周期数据锁存信号，n位无源数字移相器驱动电路根据锁存信号触发锁存本周期的控制数据，作为下个工作周期的前周期数据使用；所述的正常驱动工作过程包含如下步骤：步骤1b：n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的本周期n位工作数据和数据锁存信号触发锁存当前工作周期的工作数据；步骤2b：将本周期锁存后的数据与前周期锁存的数据进行比较判定，产生n路驱动单元是否工作的指示信号；步骤3b：需要进行功率驱动的单元根据该路工作指示信号产生该路驱动控制信号；不需要进行功率驱动的单元根据该路不工作指示信号不产生该路驱动控制信号；步骤4b：各基本位功率驱动单元根据相应驱动控制信号完成对应负载的功率驱动工作；步骤5b：驱动工作完成后，按照波控装置下发的前周期数据锁存信号触发锁存本周期的控制数据，作为下个工作周期的前周期数据使用。...

【技术特征摘要】
1.一种降低无源数字移相器驱动电路驱动功率的方法，其特征在于在无源数字移相器驱动电路的控制部分增加控制数据比较单元，对相邻周期之间控制数据进行判断，当控制数据相同时，不需要对负载再次驱动，控制数据不同时，按当前周期的控制数据对负载进行驱动；包括初始驱动和正常驱动两个工作过程：所述的初始驱动工作过程包含如下步骤：步骤1a：天线系统上电后，n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的n位初始控制数据和本周期数据锁存信号触发锁存初始驱动控制数据；步骤2a：n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的复位信号复位控制数据比较单元，使其不对相邻周期数据进行比较，因此驱动电路各基本位功率驱动单元按照初始驱动数据和系统工作时序进行初始化驱动工作；步骤3a：驱动工作完成后，波控装置下发前周期数据锁存信号，n位无源数字移相器驱动电路根据锁存信号触发锁存本周期的控制数据，作为下个工作周期的前周期数据使用；所述的正常驱动工作过程包含如下步骤：步骤1b：n位无源数字移相器驱动电路根据波控装置下发的本周期n位工作数据和数据锁存信号触发锁存当前工作周期的工作数据；步骤2b：将本周期锁存后的数据与前周期锁存的数据进行比较判定，产生n路驱动单元是否工作的指示信号；步骤3b：需要进行功率驱动的单元根据该路工作指示信号产生该路驱动控制信号；不需要进行功率驱动的单元根据该路不工作指示信号不产生该路驱动控制信号；步骤4b：各基本位功率驱动单元根据相应驱动控制信号完成对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：云龙，江承财，张小虎，张蔚华，陈君，王雪莉，王兵奇，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61