一种频率扫描波束时序控制装置及其控制方法

摘要

本发明公开一种频率扫描波束时序控制装置，该装置包括信号处理机以及通讯装置。信号处理机包括可编程器件以及静态随机存取存储器。可编程器件采用现场可编程门阵列FPGA，逻辑上包括信号处理算法模块、波束时序产生模块以及波束参数控制模块，波束时序产生模块和波束参数控制模块均与信号处理算法模块高度集成。静态随机存取存储器与FPGA相连，而通信装置与信号处理机集成在同一板卡上。本发明还公开一种频率扫描波束的时序控制方法。本发明的优点在于：优化了结构，简化了接口，成本低，时序控制方法通过信号处理机中的FPGA全数字化实现，设计灵活高效，可靠性高，特别适用于中小型规模的雷达系统，主要运用于信号处理与控制领域。

主权项

一种频率扫描波束时序控制装置，包括信号处理机和通信装置，其特征在于，所述频率扫描波束时序控制装置采用一体化硬件架构，所述通信装置与所述信号处理机集成在同一板卡上；所述信号处理机用于完成频率扫描波束的时序控制方法的工程实现，包括：1)设计波形触发时序，选择波形模式；2)基于波形触发，在每个相参处理间隔的最后一个周期发射信号的休止区内产生频率触发时序；3)基于频率触发，产生波位触发，首先确保在休止区内不影响本周期的信号，同时设置波位触发到下一个相参处理间隔时间保护单元Δt＞t_delay，其中Δt表示当前波位触发到下一个相参处理间隔之间的时间，t_delay是频综模块响应所述波位触发的物理延迟时间；4)设置波束扫描工作模式，所述波束扫描工作模式包括定点模式和非定点模式；在所述定点模式下，设计每个相参处理间隔，产生固定的频率码，实现波束定点驻留；在所述非定点模式下，需设置波束扫描中心、波束扫描范围、扫描升降序和扫描步径参数；在所述非定点模式下，需要设计波束扫描频率码，所述非定点模式包括搜索模式和跟踪模式；5)在所述搜索模式下，进行单一边扫描边跟踪，此时基于上述1)～3)的时序关系按Fcode(i+1)＝Fcode(i)±Δcode设计波束控制参数，其中Fcode为频率码，即为对频率扫描波束在方位上的编码，i为波位序号，Δcode为频率码扫描步径，递增和递减分别代表波束扫描的升序模式和降序模式；在所述升序模式中，扫描到边界条件Fcenter+Farea时，下一相参处理间隔跳转到Fcenter‑Farea；在所述降序模式中，扫描到边界条件Fcenter‑Farea时，下一相参处理间隔跳转到Fcenter+Farea，其中Fcenter为波束扫描中心，Farea为波束扫描范围；6)在所述跟踪模式下，兼顾边扫描边跟踪和跟踪加搜索两种扫描方式；所述边扫描边跟踪模式的实现方法如上述5)所述；而所述跟踪加搜索模式需要在正常的所述边扫描边跟踪模式下实时插入跟踪波束，此时基于上述1)～3)的时序关系按下述方法设计波束控制参数：设所述跟踪加搜索的数据率为1/T，其中T为跟踪加搜索的总重复周期，跟踪波束个数为N，T_i为第i个跟踪波束的子重复周期，i＝1～N，T_TWS为搜索波束子重复周期，则T＝T₁+T₂+…+T_N+K·T_TWS，K为总重复周期内搜索波束的个数；在每个跟踪波束的前后叠加若干个相邻波束，即T＝m(T₁+T₂+…+T_N)+K·T_TWS，m为每个跟踪波束的实际传输的总波束数；T_i＝T_TWS时，T＝(mN+K)·T_TWS；若m为大于1的奇数时，搜索波束频率码按Fcode_TWS(i+1)＝Fcode_TWS(i)±Δcode变化，则连续两个总波束周期内频率码的相对时序排列为：Fcode_TAS(1)‑(m‑1)/2,…,Fcode_TAS(1),…,Fcode_TAS(1)+(m‑1)/2,Fcode_TAS(2)‑(m‑1)/2,…,Fcode_TAS(2),…,Fcode_TAS(2)+(m‑1)/2,…Fcode_TAS(N)‑(m‑1)/2,…,Fcode_TAS(N),…,Fcode_TAS(N)+(m‑1)/2,Fcode_TWS(1),Fcode_TWS(2),…,Fcode_TWS(K),Fcode_TAS(1)‑(m‑1)/2,…,Fcode_TAS(1),…,Fcode_TAS(1)+(m‑1)/2,Fcode_TAS(2)‑(m‑1)/2,…,Fcode_TAS(2),…,Fcode_TAS(2)+(m‑1)/2,…Fcode_TAS(N)‑(m‑1)/2,…,Fcode_TAS(N),…,Fcode_TAS(N)+(m‑1)/2,Fcode_TWS(k+1),Fcode_TWS(k+2),…,Fcode_TWS(2K),当m＝1时，搜索波束频率码按Fcode_TWS(i+1)＝Fcode_TWS(i)±Δcode变化，连续两个总波束周期内频率码的相对时序排列为：Fcode_TAS(1),Fcode_TAS(2),…,Fcode_TAS(N),Fcode_TWS(1),Fcode_TWS(2),…,Fcode_TWS(K),Fcode_TAS(1),Fcode_TAS(2),…,Fcode_TAS(N),Fcode_TWS(k+1),Fcode_TWS(k+2),…,Fcode_TWS(2K),若m为大于2的偶数时，搜索波束频率码按Fcode_TWS(i+1)＝Fcode_TWS(i)±Δcode变化，则连续两个总波束周期内频率码的相对时序排列为：Fcode_TAS(1)‑m/2,…,Fcode_TAS(1),…,Fcode_TAS(1)+(m/2‑1),Fcode_TAS(2)‑m/2,…,Fcode_TAS(2),…,Fcode_TAS(2)+(m/2‑1),…Fcode_TAS(N)‑m/2,…,Fcode_TAS(N),…,Fcode_TAS(N)+(m/2‑1),Fcode_TWS(1),Fcode_TWS(2),…,Fcode_TWS(K),Fcode_TAS(1)‑m/2,…,Fcode_TAS(1),…,Fcode_TAS(1)+(m/2‑1),Fcode_TAS(2)‑m/2,…,Fcode_TAS(2),…,Fcode_TAS(2)+(m/2‑1),…Fcode_TAS(N)‑m/2,…,Fcode_TAS(N),…,Fcode_TAS(N)+(m/2‑1),Fcode_TWS(k+1),Fcode_TWS(k+2),…,Fcode_TWS(2K),当m＝2时，搜索波束频率码按Fcode_TWS(i+1)＝Fcode_TWS(i)±Δcode变化，连续两个总波束周期内频率码的相对时序排列为：Fcode_TAS(1)‑1,…,Fcode_TAS(1),Fcode_TAS(2)‑1,…,Fcode_TAS(2),…Fcode_TAS(N)‑1,…,Fcode_TAS(N),Fcode_TWS(1),Fcode_TWS(2),…,Fcode_TWS(K),Fcode_TAS(1)‑1,…,Fcode_TAS(1),Fcode_TAS(2)‑1,…,Fcode_TAS(2),…Fcode_TAS(N)‑1,…,Fcode_TAS(N),Fcode_TWS(k+1),Fcode_TWS(k+2),…,Fcode_TWS(2K),其中Fcode_TAS(i)为第i个TAS跟踪所对应的频率码；所述通信装置用于：实时响应显控终端的参数设置和操作指令，并和所述信号处理机进行总线通信；和所述信号处理机进行TTL通信，实时向频综模块传递时序信号和波束控制参数。