专利名称：一种波束驻留装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种波束驻留装置，属相控阵雷达波控设备制造技术领域。
技术背景相控阵雷达天线波束扫描快速灵活的优秀特性，是通过调度和控制波束来实现的，因此，波控系统的波束驻留装置是相控阵雷达的关键组成部分。波控系统的波束驻留装置的基本功能，是给天线阵列中各个移相器提供所需要的控制信号，使天线波束指向在规定的时间内指向预定的方向。传统的波束驻留装置存在以下一些缺陷其一是对重点区域波束扫描时间比非重点区域长，且需要扫描多圈才能确认目标的真实性和建立航迹，起批时间较长。其二是雷达在水平360度机械转动加垂直多波位相扫方式工作时，显示画面上观察目标被分成多段，不利于操作员观察。其三是对空监视的波控分系统由控制计算机、波控计算机、阵面监测计算机和各组件单元控制模块等组成，设备量庞大，维护量大，工作可靠性较差；且控制码计算及存储主要集中在波控计算机，占用大量存储资源和空间，系统运行效率低。其四是各组件单元控制模块多采用单片机，常规的单片机控制通讯速度慢，处理能力有限，不能满足各级控制电路运算快速处理能力的要求。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种在水平360°机械转动对空搜索扫描中，设置重点空域扇区30°或60°，通过波束调度和波束控制，对重点区域内的目标可单圈快速确认并起批；监控显示屏增设人工回扫确认电路，可通过鼠标调动波束在60°范围内对疑似目标进行回扫，实现目标检测并可自动起批；采用三级波控控制，波控系统处理能力强、执行效率高，维护方便，设备量减少，有效提高系统工作可靠性的波束驻留装置。本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的该波束驻留装置由人机界面、主控台、录取计算机、网络接口、波控计算机、控制转换板、高速低压差分串行线路、光纤旋转连接器、光电转换器、波控执行机构、信号转接盒I、 信号转接盒II、四合一 T/R组件构成，其特征在于波控执行机构由主控台的控制转换板、 天线分系统的信号转接盒I、高速低压差分串行线路、信号转接盒II、四合一 T/R组件构成； 人机界面输出端连接录取计算机，录取计算机经网络接口连接波控计算机，波控计算机通过高速低压差分串行线路连接控制转换板；控制转换板通过光纤连接光纤旋转连接器和光电转换器，光电转换器通过高速低压差分串行线路连接信号转接盒I ；信号转接盒I通过高速低压差分串行线路连接信号转接盒II，信号转接盒II通过高速低压差分串行线路连接四合一 T/R组件；控制转换板通过高速低压差分串行线路连接主控台。本实用新型与现有技术相比的有益效果在于该波束驻留装置采用在人机界面设置重点空域扇区及人工回扫确认功能，有利于操作员观察操作，第一圈扫描即可确认目标真实性，起批时间快。波控执行机构采用信号转接盒I、信号转接盒II及四合一 T/R组件三级控制，处理能力强，执行效率高。波控执行机构的所有控制模块均采用大规模FPGA可编程逻辑芯片作为控制的核心部件，集成度高，简化了设备量，兼具波控处理、整机状态监视及控制、在线幅相检测等功能，提高了工作的可靠性及稳定性，维护方便。

图1为波束驻留装置的工作原理方框图；图2为波控执行机构的原理方框图；图3为人机界面的重点空域(60度)扫描方式示意图；图4为人机界面的人工回扫确认方式示意图。图中1、人机界面，2、主控台，3、录取计算机，4、网络接口，5、波控计算机，6、控制转换板，7、高速低压差分串行线路，8、光纤旋转连接器，9、光电转换器，10、波控执行机构， 11、信号转接盒I，12、信号转接盒II，13、四合一 T/R组件。
具体实施方式
该波束驻留装置由人机界面1、主控台2、录取计算机3、网络接口 4、波控计算机 5、控制转换板6、高速低压差分串行线路7、光纤旋转连接器8、光电转换器9、波控执行机构 10、信号转接盒I 11、信号转接盒II 12、四合一 T/R组件13构成(参见附图1)。波控执行机构10由主控台2的控制转换板6、天线分系统的信号转接盒I 11、高速低压差分串行线路7、信号转接盒II 12、四合一 T/R组件13构成(参见附图1 2)。人机界面1输出端连接录取计算机3，录取计算机3输出端经网络接口 4连接波控计算机5 ；波控计算机5通过高速低压差分串行线路7 (LVDQ连接控制转换板6 ；控制转换板6通过光纤连接光纤旋转连接器8和光电转换器9，光电转换器9通过高速低压差分串行线路7连接信号转接盒I 11;信号转接盒I 11通过高速低压差分串行线路7连接信号转接盒II 12，信号转接盒II 12通过高速低压差分串行线路7连接四合一 T/R组件13 ；控制转换板6通过高速低压差分串行线路7 (LVDS)连接主控台2。(参见附图1 2)。雷达在水平360度机械转动对空搜索扫描时，在人机界面1由操作员设置重点空域扇区(30°或60° )，对60°重点空域扇区进行两次扫描，对30°重点空域扇区进行三次扫描，对重点区域内的目标可单圈快速确认、起批，并能正常监视非重点空域扇区目标。为空情及时上报赢得了时间，同时使雷达具有一定的抗欺骗和抗干扰能力(参见附图3)。在人机界面1的监视画面上设置人工干预波束回扫功能，操作员可通过鼠标指针调动波束在60度范围内对疑似目标进行回扫，在天线法向波束扫过疑似目标后，如目标仍存在，终端自动起批，可快速上报实际空情。第一圈扫描即可确认目标真实性，较好的解决了相控阵雷达对全空域目标需要多圈才能确认真实性的问题。(参见附图4)。波控执行机构10采用三级控制，将移相码分散到各组件并行计算，波控和幅相监测统一设计，各级电路统一采用片上SOPC系统，解决了因相控阵雷达波控组件数量多及普通单片机执行速度慢的问题。波控执行机构10的第一级控制是由主控台2的控制转换板6，根据终端发出的波束调度命令计算单元间水平垂直相位差α和β，通过光纤传送到处于天线分系统的第一级信号转接盒I 11，信号转接盒I 11以全双工信号电平(RS42》通过多个高速低压差分串行线路7将控制命令同时传输给第二级信号转接盒II 12，信号转接盒II 12以全双工信号电平(RS422)通过多个高速串行差分线路7将控制命令同时传输给各四合一 T/R组件13。 四合一 T/R组件13内部的控制板根据α、β和组件位置地址自动计算移相码，加上在线幅相检测系统的相位修正值后输出到移相器。(参见附图1 4)。通过对波控执行机构的优化设计，提高了波控系统的执行效率，大大简化了设备量，提高了系统工作的可靠性，维护方便。波控指令执行流程如下接收波控计算机5的波束指向命令，即水平移相目的角θ工和垂直移相目的角θ 2， 通过高速低压差分串行线路7传输，16兆时钟，Q1* 92共3213^，耗时2口8;在控制转换板6计算水平和垂直移相单位值α (9bit)和β (9bit)，
α = ^-·2κ sine,, /^icir sin込，采用查表法，将θ对应的α和θ 2对应的β产生好
Aλ
后存在FLASH芯片中，芯片的读取时间为90ns，所以耗时小于Iys;通过光纤将信号传送给信号转接盒I 11，传输时钟32兆，传输耗时小于lys;信号转接盒I 11以RS422电平形式(全双工信号电平)通过高速低压差分串行线路7同时串行传送给7个信号转接盒II 12，传输协议为8个字节，异步串行传输波特率 1兆，8个字节传输时间小于100μ s ；信号转接盒II 12以RS422电平形式(全双工信号电平)通过高速低压差分串行线路7路同时串行传送给各个四合一 T/R组件13，传输协议为8个字节，异步串行传输波特率1兆，8个字节传输时间小于100μ s ；四合一 T/R组件13收到控制命令中的α和β后，根据各自位置地址，同时计算相应单元的移相码，C(k, i) = ia+k^ ,四合一 T/R组件13内部采用FPGA的内部NIOS软核处理器，软核计算能力为完成一个32位的乘法需要7个时钟周期，实际在雷达系统中每个四合一 T/R组件13控制4路移相单元，计算量为每个组件35个时钟周期，采用50MHz的时钟其计算时间不会超过lus。由于采用分布到每个四合一 T/R组件13上的并行计算方式，所以降低了计算时间，提高了波束转换速度，系统执行总耗时小于205us。波控执行机构10的所有控制模块均采用大规模FPGA芯片，利用其提供的高度定制SOPC片上系统即NIOS II处理器系统，作为控制的核心部件，可利用NIOS II处理器提供的IP核，以及简单的IO扩展接口和各种外部设备控制接口，满足各种控制设备的控制需求。(参见附图2)。
权利要求1. 一种波束驻留装置由人机界面(1)、主控台O)、录取计算机(3)、网络接口 、波控计算机( 、控制转换板(6)、高速低压差分串行线路(7)、光纤旋转连接器(8)、光电转换器(9)、波控执行机构(10)、信号转接盒I (11)、信号转接盒II (12)、四合一 T/R组件(13) 构成，其特征在于波控执行机构(10)由主控台(2)的控制转换板(6)、天线分系统的信号转接盒I (11)、高速低压差分串行线路⑵、信号转接盒II (12)、四合一 T/R组件(13)构成； 人机界面(1)输出端连接录取计算机(3)，录取计算机C3)经网络接口(4)连接波控计算机(5)，波控计算机( 通过高速低压差分串行线路(7)连接控制转换板(6)；控制转换板 (6)通过光纤连接光纤旋转连接器(8)和光电转换器(9)；光电转换器(9)通过高速低压差分串行线路(7)连接信号转接盒I (11)；信号转接盒I (11)通过高速低压差分串行线路(7) 连接信号转接盒II (12)，信号转接盒II (1 通过高速低压差分串行线路(7)连接四合一 T/R组件(13)；控制转换板(6)通过高速低压差分串行线路(7)连接主控台O)。
专利摘要本实用新型涉及一种波束驻留装置，属相阵控雷达波控设备制造技术领域。它由人机界面、录取计算机、波控计算机、控制转换板、高速低压差分串行线路、光电转换器、波控执行机构、信号转接盒I、信号转接盒II、四合一T/R组件等构成。人机界面输出端连接录取计算机，录取计算机与波控计算机连接；可对60度重点空域扇区重复扫描，实现一圈快速起批；同时可用鼠标调动波束在60度范围内对疑似目标进行回扫，确定后终端自动起批，并可快速上报空情。波控执行机构由控制转换板、四合一T/R组件等构成三级控制，所有控制模块均采用大规模FPGA芯片，工作可靠，维护方便，有效提高了波控系统的处理能力和执行效率。
文档编号G01S7/02GK202057787SQ201120085799
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者施治国, 杨柳 申请人:荆州市南湖机械总厂