一种天线数字控制卡制造技术

一种天线数字控制卡，能够实现对天线伺服系统的高精度控制，包括FPGA模块、处理器模块、CPCI模块、串行通信模块、A/D模块、D/A模块以及信号隔离模块。FPGA模块同时采集接收机信号、推杆信号、时间信号、串行数字信号送入处理器模块，处理器模块通过网络或通过FPGA模块控制CPCI模块接收上位机控制指令并将天线状态信息提供给上位机，处理器模块将送入其中的信号处理之后，生成驱动控制指令输出到驱动机构，从而实现对天线伺服系统的控制。本发明专利技术的天线数字控制卡基于PCI总线设计并具备网络通信功能，具有数据处理能力强、即插即用、使用方便、兼容性强等优点。

Digital control card for antenna

A digital antenna control card, can realize the high precision control of the antenna servo system, including FPGA module, processor module, CPCI module, serial communication module, A/D module, D/A module and signal isolation module. At the same time, the receiver signal acquisition module of FPGA push rod signal, time signal, serial digital signal processor module, the processor module through the network or through the FPGA module CPCI control module receives the PC control commands and will provide antenna status information to the host computer, the processor module will be sent to the signal processing after the generation of driving control command output to the driving mechanism thus, to achieve control of the antenna servo system. The antenna digital control card of the invention is designed on the basis of PCI bus and has the function of network communication, and has the advantages of strong data processing ability, plug and play, convenient use and strong compatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种天线数字控制卡
本专利技术涉及一种天线数字控制卡，用于对天线伺服系统的高精度控制，该控制卡同样适用于高性能、高集成度天线伺服系统的控制。
技术介绍
天线伺服系统是遥测系统中重要的组成部分，其主要作用是当目标进入视线范围内时，使接收天线自动搜索并捕获目标，以一定的跟踪精度连续跟踪目标，使目标始终处于主波束的中心线附近，从而以最大接收增益可靠地连续接收遥测信号。特别是当出现故障，目标偏离预定飞行轨道时，天线伺服系统能在较大空域范围内搜索捕获目标并进行跟踪，获得重要的遥测数据以判断故障。在遥测跟踪设备中，数字伺服系统的优越性已经日益明显。现有的天线控制器分为模拟控制器和数字控制器两大类。由于模拟控制器难于实现比较复杂的控制算法，难于满足天线伺服系统高精度控制的需要，因此数字控制器是必然选择。目前以Ti公司的DSP为控制核心的天线控制器比较普遍，这类方案虽然能够实现天线伺服系统的控制，但也存在以下缺点：(1)数据处理能力不够，(2)外设接口不足，(3)兼容性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种天线数字控制卡，该数字控制卡具备多种通信接口，数据处理能力强，使用方便，适用于高精度、高集成要求的天线伺服系统中。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种天线数字控制卡，包括FPGA模块、处理器模块、CPCI模块、串行通信模块、A/D模块、D/A模块以及信号隔离模块；A/D模块用于将外部输入的模拟信号进行模数转换，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；串行通信模块用于将外部输入的串行差分信号进行信号转换处理，并通过FPGA模块进行解码，再发送到处理器模块进行处理；信号隔离模块用于将外部输入的I/O信号进行电平转换处理，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；CPCI模块用于将带有CPCI插槽的上位机发出的控制指令通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；同时，处理器模块输出的天线状态信息也通过FPGA模块和CPCI模块发送给所述带有CPCI插槽的上位机；处理器模块用于接收和处理上位机发出的网络控制指令，同时，处理器模块也将FPGA模块发过来的天线状态信息通过网络提供给上位机；处理器模块将送入其中的信号处理之后，生成驱动控制指令，通过FPGA模块和D/A模块输出给驱动机构，从而控制天线动作。当天线处于跟踪模式时，FPGA模块接收来自于A/D模块和信号隔离模块的接收机模拟信号或者FPGA模块接收来自串行通信模块的接收机串行数字信号；FPGA模块将接收到的接收机模拟信号提供给处理器模块进行处理；FPGA模块接收接收机串行数字信号时，FPGA模块对接收机串行数字信号进行解码后提供给处理器模块进行处理。当天线处于手动位置模式或者手动速度模式时，FPGA模块接收来自于A/D模块的推杆方位/俯仰模拟信号和来自于信号隔离模块的推杆按键模拟信号，提供给处理器模块进行处理。当天线处于程控模式时，FPGA模块接收来自于信号隔离模块的时间信号并提供给处理器模块进行处理。天线的工作模式通过处理器模块处理上位机发送的模式控制指令确定，上位机发送的模式控制指令通过网络发送给处理器模块或者通过CPCI模块和FPGA模块提供给处理器模块；所述天线的工作模式包括跟踪模式、程控模式、手动位置模式和手动速度模式。所述A/D模块包括A/D转换芯片和数据缓冲芯片，A/D模块至少包括14路转换通道，其中12路用于转换接收机AGC、方位角误差和俯仰角误差信号，2路用于转换推杆方位模拟信号和推杆俯仰模拟信号。所述串行通信模块包括至少8路发送/接收通道，其中4路用于接收来自接收机的串行数字信号，所述串行数字信号包括锁定信号、AGC信号、方位角误差和俯仰角误差信号；4路用于接收/发送来自于驱动机构的串行通信信号。所述处理器模块包括处理器芯片、存储芯片、网络接口和USB接口，处理器芯片采用型号为CH563的芯片。本专利技术的有益效果是：(1)较传统的以运算放大器为核心的模拟控制器而言，本专利技术具有数字控制器的优点：调试灵活、方便、体积小、重量轻、便于实现复杂的控制算法。较现有的定点DSP为核心的数字控制器而言，本数字控制卡的数据处理能力显著提高，能够满足复杂控制算法的实时性要求。(2)本专利技术能够兼容多种外部接口，包括：CPCI接口、网络接口、USB接口、串行通信接口，满足了系统对于外设接口众多的需求，使得系统的集成度进一步提高。(3)该专利技术实现了系统的数字化、模块化、集成化，并且实现了外设可重构，可以在不改变电路设计的基础上满足系统不同外设的需求，实现了对天线伺服系统的高精度控制。附图说明图1为本专利技术的组成框图；具体实施方式如图1所示本专利技术提出的一种天线数字控制卡包括FPGA模块、处理器模块、CPCI模块、串行通信模块、A/D模块、D/A模块以及信号隔离模块。A/D模块用于将外部输入的模拟信号进行模数转换，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理。A/D模块包括两片A/D转换芯片AD7891和两片电平转换接口芯片SN74ALVC164245，AD7891是一款8通道、12位模拟数字转换芯片，A/D模块中一片SN74ALVC164245芯片和一片AD7891芯片为一组实现将8个通道模拟信号分别转换为数字信号，两组芯片可以将16个通道模拟信号转换为数字信号。AD7891芯片内置一个多路复用器、一个片内采样保持放大器、一个12位高速ADC、一个+2.5V基准电压源和一个高速接口，采用+5V电源供电。SN74ALVC164245是一种16位电平转换接口芯片，芯片的使能管脚和方向选择管脚可以实现双向电平转换，能够完成3.3V电压和5V电压之间互相转换。FPGA模块通过SN74ALVC164245芯片控制AD7891芯片8个通道之间的切换，AD7891芯片转换完成的12位数字量信息通过SN74ALVC164245芯片发送到FPGA模块进行处理。串行通信模块用于将外部输入的串行差分信号进行信号转换处理，并通过FPGA模块进行解码，再发送到处理器模块进行处理。串行通信模块包括多片MAX3490芯片，MAX3490芯片由一路RS-485/RS-422接收器和一路RS-485/RS-422驱动器组成，支持全双工通信工作方式，芯片内部的接收器将外部差分信号转换为+3.3V电平串行信号发送至FPGA模块，芯片内部的驱动器将FPGA模块输出的+3.3V电平串行信号转换为差分信号输出至外部设备，实现了天线数字控制卡与驱动机构及其它设备的通信。信号隔离模块用于将外部输入的I/O信号进行电平转换处理，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理，信号隔离模块包括多片TLP281-4芯片。CPCI模块用于将带有CPCI插槽的上位机发出的控制指令通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；同时，处理器模块输出的天线状态信息也通过FPGA模块和CPCI模块发送给所述带有CPCI插槽的上位机。CPCI模块包括PCI桥接芯片PLX9054、配置芯片FM93CS56、晶振和CPCI接插件，PLX9054内部提供完整的PCI总线接口逻辑，兼容PCI2.1和PCI2.2规范，在PCI接口电路设计时将PLX9054的PCI信号总线与上位机PCI插槽信号对应即可。CPCI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线数字控制卡，其特征在于：包括FPGA模块、处理器模块、CPCI模块、串行通信模块、A/D模块、D/A模块以及信号隔离模块；A/D模块用于将外部输入的模拟信号进行模数转换，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；串行通信模块用于将外部输入的串行差分信号进行信号转换处理，并通过FPGA模块进行解码，再发送到处理器模块进行处理；信号隔离模块用于将外部输入的I/O信号进行电平转换处理，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；CPCI模块用于将带有CPCI插槽的上位机发出的控制指令通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；同时，处理器模块输出的天线状态信息也通过FPGA模块和CPCI模块发送给所述带有CPCI插槽的上位机；处理器模块用于接收和处理上位机发出的网络控制指令，同时，处理器模块也将FPGA模块发过来的天线状态信息通过网络提供给上位机；处理器模块将送入其中的信号处理之后，生成驱动控制指令，通过FPGA模块和D/A模块输出给驱动机构，从而控制天线动作。

【技术特征摘要】
1.一种天线数字控制卡，其特征在于：包括FPGA模块、处理器模块、CPCI模块、串行通信模块、A/D模块、D/A模块以及信号隔离模块；A/D模块用于将外部输入的模拟信号进行模数转换，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；串行通信模块用于将外部输入的串行差分信号进行信号转换处理，并通过FPGA模块进行解码，再发送到处理器模块进行处理；信号隔离模块用于将外部输入的I/O信号进行电平转换处理，并通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；CPCI模块用于将带有CPCI插槽的上位机发出的控制指令通过FPGA模块发送到处理器模块进行处理；同时，处理器模块输出的天线状态信息也通过FPGA模块和CPCI模块发送给所述带有CPCI插槽的上位机；处理器模块用于接收和处理上位机发出的网络控制指令，同时，处理器模块也将FPGA模块发过来的天线状态信息通过网络提供给上位机；处理器模块将送入其中的信号处理之后，生成驱动控制指令，通过FPGA模块和D/A模块输出给驱动机构，从而控制天线动作。2.根据权利要求1所述的一种天线数字控制卡，其特征在于：当天线处于跟踪模式时，FPGA模块接收来自于A/D模块和信号隔离模块的接收机模拟信号或者FPGA模块接收来自串行通信模块的接收机串行数字信号；FPGA模块将接收到的接收机模拟信号提供给处理器模块进行处理；FPGA模块接收接收机串行数字信号时，FPGA模块对接收机串行数字信号进行解码后提供给处理器模块进行处理。3.根据权利要求1所述的一种天线数字控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马纪军，贾军，李树忠，徐宁，张雪，孙甲琦，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11