星载相控阵天线波束控制和双冗余波束控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种星载相控阵天线波束控制系统及方法，处理器模块与星务计算机通信连接，用于接收卫星平台轨道、姿态及地面站位置信息，并进行波束指向角度解算，生成波束指向方位角信息和波束指向俯仰角信息，并将波束指向方位角信息和波束指向俯仰角信息进行转换，得到目标波束指向的幅度控制码字和相位控制码字，并将幅度控制码字和相位控制码字发送至FPGA模块；FPGA模块根据来自于处理器模块解析的波束控制指令，将幅度控制码字和相位控制码字发送至相控阵天线的射频模块。同时提供了一种双冗余波束控制系统及方法。本发明专利技术实现在轨可重构和重配置功能，提高了系统的功能性、灵活性和小型化，降低了星载相控阵天线的成本。降低了星载相控阵天线的成本。降低了星载相控阵天线的成本。

【技术实现步骤摘要】
星载相控阵天线波束控制和双冗余波束控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信
的一种波束控制技术，具体地，涉及一种可在轨重构的星载相控阵天线波束控制系统及控制方法以及星载相控阵天线双冗余波束控制系统及方法。

技术介绍

[0002]相控阵天线，广泛应用于雷达、卫星等工程领域。相控阵天线，通过改变天线阵列中每个单元天线的激励电流的相位，其辐射方向图可以在空间扫描。与传统天线相比，相控阵天线采用计算机控制，不用移动天线本身，就能以控制电路的速度使天线阵列扫描，即完成波束扫描，因此，波束控制系统是相控阵天线的重要组成部分，直接影响着波束指向的切换时间和指向精度。由于空间环境的特殊性，卫星的可靠性被广泛关注，而随着大规模卫星星座的快速发展，卫星的低成本、轻量化需求也越来越高，同时由于卫星在轨的不可维修性，对星上产品的功能性和灵活性要求日渐增多。相控阵天线作为卫星数传分系统的重要组成部分，不仅要满足功能性能指标要求，还要满足高可靠性、多功能性和灵活性的需求。
[0003]传统的相控阵天线波束控制系统大多采用以下两种设计方案：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载相控阵天线波束控制系统，其特征在于，包括处理器模块和FPGA模块，所述处理器模块与所述FPGA模块之间通过地址数据总线和控制线相连接；其中：所述处理器模块与星务计算机通信连接，用于接收卫星平台轨道、姿态及地面站位置信息，并进行波束指向角度解算，生成波束指向方位角信息和波束指向俯仰角信息，并将所述波束指向方位角信息和所述波束指向俯仰角信息进行转换，得到目标波束指向的幅度控制码字和相位控制码字，并将所述幅度控制码字和所述相位控制码字发送至所述FPGA模块；所述FPGA模块接收来自于所述处理器模块的目标波束指向的幅度控制码字和相位控制码字，并根据所述处理器模块解析的来自于星务计算机的波束控制指令，将所述幅度控制码字和相位控制码字发送至相控阵天线的射频模块。2.根据权利要求1所述的星载相控阵天线波束控制系统，其特征在于，所述处理器模块与星务计算机之间采用双冗余CAN总线或异步串口通信连接。3.根据权利要求1所述的星载相控阵天线波束控制系统，其特征在于，所述FPGA模块采用SPI通讯方式与所述射频模块通信连接。4.根据权利要求1所述的星载相控阵天线波束控制系统，其特征在于，所述处理器模块，还包括如下任意一项或任意多项：
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采用Cortex
‑
M7内核的处理器芯片；
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片上集成有指令缓存和带有ECC功能的数据缓存，用于实现单精度和双精度浮点运算；
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内存保护单元兼容DSP指令集和/或Thumb
‑
2指令集；
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片上集成有Flash、多端口SRAM、带有多种配置模式的紧耦合内存接口、静态存储器控制器、NOR Flash、NAND Flash和/或SDRAM控制器接口；
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外设双冗余CAN控制器、USART、两线接口、QSPI接口和/或SPI接口；
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内部集成ADC采集单元，所述ADC采集单元支持12通道输入，用于采集波束控制系统内及相控阵天线整机的相关模拟量，用于星务计算机监控相控阵天线单机的工作状态；
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外挂一存储器，用于卫星在轨飞行时，对相控阵天线的软件或算法进行重构时的程序存储；
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配备相应的地测口和调试口，用于地面测试和调试时使用。5.根据权利要求1所述的星载相控阵天线波束控制系统，其特征在于，所述FPGA模块，还包括如下任意一项或任意多项：
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所述FPGA模块与所述射频模块之间设有缓冲驱动芯片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文妹，赵笙罡，梁广，吕松玲，李良成，黄康，赵璐璐，孙思月，王炳甲，魏海星，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：