基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法。该方法针对阵元排布中心对称的有源相控阵天线，对阵面进行子阵划分，计算量化得到阵元理论馈相波控码，同时对其进位处理和舍位处理，得到两种馈相误差。按子阵进行顺序馈相，通过迭代确定每个子阵内阵元的实际馈相方式。本发明专利技术在保证波束指向精度高的情况下，FPGA计算复杂度适中、馈相实时，满足相控阵天线快速波束扫描和跟踪的要求。足相控阵天线快速波束扫描和跟踪的要求。足相控阵天线快速波束扫描和跟踪的要求。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法

：
[0001]本专利技术属于相控阵天线领域，具体为一种基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法。

技术介绍

[0002]有源相控阵天线系统是数字阵列雷达的重要组成部分，已广泛应用于波束空间扫描，以快速实现目标搜索、截获和追踪。在有源相控阵天线系统中，每个天线单元与T/R组件对应相连。其中，T/R组件发射通道主要包括：移相器、衰减器、发射开关、驱动放大器和功率放大器等。系统可通过驱动移相器控制各天线阵元辐射信号的相位，将多个T/R组件的辐射信号在空间实现定向功率合成，完成发射波束形成。
[0003]最早的微带式移相器通过改变微带线长度实现移相。随着模拟技术的发展，变容二极管等模拟器件被应用于模拟移相器中，尽管移相精度高、相移连续，但具有控制电路复杂和低可靠性等缺点。和模拟移相器相比，开关型、负载型等数字移相器控制简单、移相稳定、集成度高。因此，数字移相器广泛应用于有源相控阵天线系统。
[0004]然而，K位数字移相器的移相步进为Δ＝2π/2
K/>，即仅提供Δ的整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立一个由4N个具有各向同性天线阵元组成的三角排布有源相控阵天线，所有阵元关于原点呈中心对称，阵元从No.0到No.(4N
‑
1)编号；步骤2、对阵面进行子阵划分，阵元No.(2n
‑
2)和No.(2n
‑
1)组成一个子阵(n＝1,2,...，2N)，共计2N个子阵；步骤3、根据预定波束指向和工作波长，取阵元No.0～No.(2N
‑
1)，计算并量化得到理论馈相波控码，同时对理论馈相波控码进行进位和舍位处理，得到进位馈相误差和舍位馈相误差；步骤4、取阵元No.0～No.(2N
‑
1)，从n＝1到n＝N依次确定第n个子阵的实际馈相方式，根据阵面中心对称特性，确定第2N+1
‑
n个子阵的实际馈相方式，循环N次，得到全阵的实际馈相波控码；步骤5、通过FPGA实现全阵最终馈相波控码的计算，具体为：预先量化工作参数并存入RAM，计算时根据预定波束指向和工作波长，读取参量量化ROM；根据步骤3和步骤4，计算上半阵元的进位和舍位馈相误差，确定全阵的实际馈相方式并得到全阵最终馈相波控码；步骤6、根据对应的波控时序，配置数字TR组件的馈相波控码，完成相控阵天线的实时馈相。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法，其特征在于，根据预定波束指向和工作波长，得到进位馈相误差和舍位馈相误差的具体方法为：步骤3
‑
1：计算量化得到No.n阵元的理论馈相波控码；步骤3
‑
2：对No.n阵元的理论馈相波控码进行舍位处理和进位处理，得到进位馈相误差和舍位馈相误差，具体为：No.n阵元的实际波控码C
n
、馈相值φ
n
和馈相误差δφ
n
为：φ
n
＝C
n
Δδφ
n
＝δC
n
Δ其中，carry表示进位量化，truncate表示舍位量化；δC
n
为波控码取整引入的误差，|δC
n
|＜1，Δ为K位数字移相器的移相步进，C
theo，n
为理论馈相波控码；理论馈相波控码按进位处理得到的实际馈相波控码、馈相值和馈相误差分别记为C
up,n
，φ
up,n
，δφ
up,n
；按舍位处理得到的实际馈相波控码、馈相值和馈相误差分别记为C
dn,n
，φ
dn,n
，δφ
dn,n
。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的K位数字移相器高精度顺序馈相方法，其特征在于，计算量化得到No.n阵元的理论馈相波控码的具体方法为：No.n阵元的理论馈相值为：其中，第No.n阵元坐标(x
n
,y
n
)可表示为(i
n
dx,k
n
dy)，(i
n
,k
n
)为
阵元栅格号；为预定发射波束的离轴角与旋转角，d...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁李，赵雨航，盛卫星，马晓峰，韩玉兵，崔杰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：