摘要：相控陣天線通過電子掃描實(shí)現(xiàn)波束的快速切換和高精度指向，是現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)相控陣天線對(duì)波束控制的性能要求，文章基于FPGA硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種精準(zhǔn)、高效的波束控制單元實(shí)現(xiàn)方案，借助FPGA芯片處理復(fù)雜并行邏輯運(yùn)算的優(yōu)勢對(duì)移相碼和衰減碼進(jìn)行計(jì)算和分配，從而實(shí)現(xiàn)波束的快速切換和精確指向。通過實(shí)測驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的波束控制單元波束切換時(shí)間不大于1μs，整體響應(yīng)時(shí)間不大于1ms，能夠滿足相控陣天線對(duì)波束控制的實(shí)時(shí)性和精度要求，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：相控陣天線；波束控制；FPGA；移相碼

中圖分類號(hào)：TP391" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2025）16-0095-06

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

因高方向性、高靈活性、低輪廓、支持多目標(biāo)、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，相控陣天線被廣泛應(yīng)用于車輛船舶、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域的雷達(dá)、通信系統(tǒng)中[1]。作為相控陣天線系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，波束控制單元負(fù)責(zé)根據(jù)指定的波束指向計(jì)算并控制每個(gè)天線單元的相位，以實(shí)現(xiàn)波束的精確控制。波束控制單元的波束切換能力和計(jì)算精度，是相控陣天線高方向性和快速響應(yīng)能力的重要保證。

本文旨在設(shè)計(jì)一種基于FPGA的相控陣天線波束控制單元，充分利用FPGA芯片處理復(fù)雜數(shù)據(jù)運(yùn)算的能力計(jì)算生成波控碼，并精確控制波束碼時(shí)序，以配合移相器實(shí)現(xiàn)波束相位差控制功能。后續(xù)的內(nèi)容將詳細(xì)介紹相控陣天線波束控制單元的設(shè)計(jì)原理、實(shí)現(xiàn)方法以及驗(yàn)證結(jié)果。

1 相控陣天線原理與波束控制技術(shù)

1.1 相控陣天線的基本原理

相控陣天線是一種由多個(gè)天線單元組成的陣列，通過控制每個(gè)單元的相位和幅度來實(shí)現(xiàn)波束的方向控制。其工作原理基于波的干涉原理，通過調(diào)整各單元的相位差，使合成波束指向所需的方向[2]。以圖1所示的簡化模型進(jìn)行舉例說明，圖中是兩個(gè)并排放置的天線陣元，陣元之間的距離用d表示，兩個(gè)斜向射入天線陣元的實(shí)線箭頭代表入射到天線陣元的信號(hào)，信號(hào)與法向之間的夾角為θ。信號(hào)入射到天線上，由于兩個(gè)天線的位置不同，天線接收到的信號(hào)的相位也會(huì)存在差異。從三角關(guān)系可知，兩個(gè)入射信號(hào)的波程差dτ=d·sinθ，則波程時(shí)延差τ=dτ/C（C代表信號(hào)傳輸速率），又因?yàn)镃=λ·f（λ代表信號(hào)波長，f代表信號(hào)頻率） ，那么兩個(gè)入射信號(hào)的相位差Δφ=2π·d·sinθ/λ。

根據(jù)波的干涉原理可知，當(dāng)兩個(gè)頻率相同的信號(hào)波峰疊加的時(shí)候信號(hào)的增益最大，因此通過對(duì)兩個(gè)陣元接收到的信號(hào)進(jìn)行移相從而消除相位差，可以使當(dāng)信號(hào)從特定法向角θ的方向入射時(shí)，兩個(gè)陣元接收的信號(hào)疊加而成的信號(hào)得到最大的增益。同理，一個(gè)包含大量陣元的相控陣通過分別對(duì)各個(gè)陣元接收的信號(hào)進(jìn)行移相，可以使所有信號(hào)的疊加得到最大的增益，從而得到最好的接收效果。

由于是通過計(jì)算機(jī)計(jì)算及電子電路控制波束移相，并且每個(gè)天線陣元又可以通過饋電幅度進(jìn)行加權(quán)控制，相控陣天線又有著波束切換迅速和低副瓣電平的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)波束控制方式的不同，相控陣天線可分為機(jī)械掃描和電子掃描兩種類型。電子掃描相控陣天線由于其快速響應(yīng)和靈活性，已成為現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)中的主流選擇。

1.2 波束控制技術(shù)概述

波束控制是相控陣天線系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，其主要任務(wù)是計(jì)算和分配移相碼和衰減碼，以實(shí)現(xiàn)波束的精確指向和快速切換。波束控制技術(shù)通常包括計(jì)算波束指向、生成移相碼和控制波束切換。計(jì)算波束指向需要根據(jù)目標(biāo)位置和天線陣列的幾何結(jié)構(gòu)，計(jì)算出每個(gè)天線單元所需的相位和幅度調(diào)整量。生成移相碼則是將計(jì)算得到的相位值轉(zhuǎn)換為適合硬件實(shí)現(xiàn)的編碼格式?？刂撇ㄊ袚Q則負(fù)責(zé)在不同波束之間快速切換，以滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。波束控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)能夠提供高精度并行復(fù)雜運(yùn)算的硬件平臺(tái)進(jìn)行保證。

2 FPGA技術(shù)基礎(chǔ)

2.1 FPGA概述

FPGA（Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列） 是一種可編程的集成電路，具有高度的靈活性和可配置性。FPGA由大量可編程邏輯單元、存儲(chǔ)單元和I/O接口組成，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字邏輯功能。與傳統(tǒng)的ASIC（專用集成電路） 相比，F(xiàn)PGA具有設(shè)計(jì)周期短、開發(fā)成本低、可重配置等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)相控陣天線應(yīng)用場景靈活變更控制邏輯，且能夠在運(yùn)行過程中動(dòng)態(tài)重構(gòu)，廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、圖像處理等領(lǐng)域[3]。

2.2 FPGA在波束控制中的優(yōu)勢

相控陣天線波束控制器的設(shè)計(jì)需要高性能、靈活性和實(shí)時(shí)性，F(xiàn)PGA的硬件架構(gòu)支持大規(guī)模并行計(jì)算，能夠同時(shí)處理多個(gè)天線單元的相位和幅度控制，滿足相控陣天線對(duì)實(shí)時(shí)波束形成和掃描的需求。同時(shí)，F(xiàn)PGA的硬件邏輯直接執(zhí)行算法，避免了傳統(tǒng)處理器中的指令調(diào)度和內(nèi)存訪問延遲，顯著降低了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，有助于提高波束控制的實(shí)時(shí)性。此外，F(xiàn)PGA支持高精度數(shù)字信號(hào)處理（DSP） ，能夠?qū)崿F(xiàn)天線單元的相位和幅度微調(diào)，確保波束指向的準(zhǔn)確性。

3 波束控制單元硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于FPGA的相控陣天線波束控制單元與整個(gè)系統(tǒng)的互聯(lián)關(guān)系如圖2所示。波束控制單元能夠接收來自控制平臺(tái)的控制指令并解析平臺(tái)下發(fā)的指向角、波位編號(hào)等信息，用以計(jì)算波束的波控碼，并將波控碼按照設(shè)計(jì)好的時(shí)序發(fā)送給各個(gè)波束形成組件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)相控陣天線陣元的波束同步切換。

本文設(shè)計(jì)的波束控制單元由1個(gè)主控制模塊、2個(gè)子波控模塊組成，整體原理框圖如圖3所示。主控制模塊以FPGA為核心控制單元，其與控制平臺(tái)通過CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)總線） 接口接收控制指令，并通過RS-422（一種差分串行通信標(biāo)準(zhǔn)） 接口接收指向角、波位編號(hào)等數(shù)據(jù)并上傳遙測信息。兩個(gè)子波控模塊分別對(duì)應(yīng)發(fā)射波束形成組件和接收波束形成組件，子波控模塊以CPLD（Complex Programmable Logic Device，一種復(fù)雜可編程邏輯器件） 芯片為核心，通過SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口） 與組件進(jìn)行通信控制。主控制模塊與子波控模塊之間通過同步LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低壓差分信號(hào)） 信號(hào)傳遞波控碼和反饋信息。整個(gè)架構(gòu)旨在實(shí)現(xiàn)波束的快速精確控制，滿足相控陣天線在雷達(dá)和通信系統(tǒng)中的高性能要求[4]。

下面詳細(xì)闡述相控陣天線波束控制單元的硬件設(shè)計(jì)。

3.2 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.2.1 FPGA及周邊電路設(shè)計(jì)

主控制模塊采用了某7系列FPGA作為控制核心，該芯片是SRAM型高密度可編程邏輯門陣列電路，芯片內(nèi)置840個(gè)DSP48 slice和16 020 KB的可編程Block RAM，能夠支撐同一時(shí)間大量波控碼計(jì)算對(duì)運(yùn)算單元和內(nèi)存空間的資源要求，同時(shí)，芯片具備數(shù)量充足的可靈活配置的引腳端口，通過內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)可以生成外部CAN、RS-422、LVDS等接口所需的通信協(xié)議[5]。

FPGA芯片的固件通常有外部非易失存儲(chǔ)、內(nèi)部配置存儲(chǔ)、JTAG接口加載、網(wǎng)絡(luò)加載等多種存儲(chǔ)、加載方式，本設(shè)計(jì)所選用的FPGA使用外部Flash芯片儲(chǔ)存固件，該FPGA芯片的配置碼流文件（即固件） 大約在91.5 Mb左右，啟動(dòng)時(shí)通過對(duì)外接口將碼流文件從外部存儲(chǔ)器加載到內(nèi)部編程存儲(chǔ)器中進(jìn)行配置，因而FPGA周邊電路設(shè)計(jì)了一片256 Mb的SPI Flash，專門用于碼流文件存儲(chǔ)。上電或復(fù)位時(shí)，F(xiàn)PGA采用主SPI模式啟動(dòng)，通過SPI接口讀取存儲(chǔ)的配置碼流文件。

由于天線陣面扭曲、饋線耦合、移相器量化誤差等原因，相控陣天線單元之間存在幅度和相位誤差，為了對(duì)上述誤差進(jìn)行修正，在FPGA對(duì)外接口上設(shè)計(jì)一片存儲(chǔ)參數(shù)用FLASH，用以存儲(chǔ)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，通過在波控碼的計(jì)算中疊加補(bǔ)償數(shù)據(jù)，可以使波束指向的精度進(jìn)一步提高[6]。

3.2.2 主控制模塊與控制平臺(tái)的通信接口設(shè)計(jì)

主控制模塊與控制平臺(tái)之間通過CAN接口和RS-422接口進(jìn)行控制指令、指向角、波位編號(hào)以及遙測信息等數(shù)據(jù)的交互。

CAN接口電路包含CAN控制器和CAN驅(qū)動(dòng)器，其中，CAN控制器是CAN總線的核心組件，其能夠根據(jù)CAN通信協(xié)議解析接收到的數(shù)據(jù)包，并在發(fā)送時(shí)負(fù)責(zé)幀ID、幀數(shù)據(jù)、幀格式、幀類型等參數(shù)的成幀處理以及CRC校驗(yàn)、響應(yīng)檢測和硬件過濾等操作；CAN驅(qū)動(dòng)器是CAN總線的物理層組件，負(fù)責(zé)將CAN控制器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)對(duì)外傳輸，同時(shí)將接收到的物理介質(zhì)傳來的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)供CAN控制器處理。

RS-422接口電路是由接收器和驅(qū)動(dòng)器組成的全雙工通信電路?？刂破脚_(tái)將指向角、波位編號(hào)等信息通過RS-422差分信號(hào)的形式發(fā)送給主控制模塊，RS-422接口電路的接收器負(fù)責(zé)接收該信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為LVTTL（Low Voltage Transistor-Transistor Logic，低電壓晶體管-晶體管邏輯電路） 電平信號(hào)后傳輸給FPGA；同時(shí)，F(xiàn)PGA返回的遙測信息以LVTTL電平信號(hào)的形式被驅(qū)動(dòng)器接收，轉(zhuǎn)化為RS-422差分信號(hào)后發(fā)回控制平臺(tái)。

3.2.3 主控制模塊與子波控模塊的接口設(shè)計(jì)

主控制模塊與子波控模塊之間的通信接口采用同步LVDS信號(hào)的形式，同步LVDS信號(hào)由四路LVDS信號(hào)組成，每路LVDS信號(hào)均為一組獨(dú)立的差分信號(hào)。其中，三路LVDS信號(hào)的方向?yàn)閺闹骺刂颇K發(fā)往子波控模塊，三路信號(hào)分別傳輸數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和使能，剩余一路LVDS信號(hào)的方向?yàn)閺淖硬啬K發(fā)往主控制模塊，該路信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)。

每一路LVDS信號(hào)均包含一片接收器芯片和一片驅(qū)動(dòng)器芯片，接收器芯片可以將接收的LVDS差分信號(hào)轉(zhuǎn)化為LVTTL電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器可以將接收到的LVTTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為LVDS差分信號(hào)，通過接收器和驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)化，就可以實(shí)現(xiàn)FPGA和CPLD芯片間的信息交互。

3.2.4 CPLD及波束形成組件的接口設(shè)計(jì)

子波控模塊選用CPLD芯片作為主控芯片。CPLD與FPGA同屬于可編程邏輯器件的范疇，在本設(shè)計(jì)中，CPLD作為簡化版的FPGA芯片使用。在相控陣天線的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的限制，作為控制核心的波控碼計(jì)算部分和功能上更接近組件的波控執(zhí)行部分有可能存在物理上的隔離，故將波束控制單元設(shè)計(jì)主控制模塊和子波控模塊兩級(jí)在應(yīng)用上更為便利。此外，設(shè)計(jì)CPLD作為FPGA的下級(jí)單元可以在運(yùn)算資源和接口資源兩個(gè)方面對(duì)FPGA加以補(bǔ)充，從而使運(yùn)算效率更高、接口拓展更加靈活。

在本設(shè)計(jì)中，與子波控模塊對(duì)接的波束形成組件采用SPI總線接口，故充分利用CPLD芯片引腳數(shù)量多、定義配置靈活的優(yōu)點(diǎn)，以4個(gè)引腳為一組，配置為LVTTL電平，配合內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)SPI接口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)波束形成組件的同步控制。

3.2.5 時(shí)鐘設(shè)計(jì)

主控制模塊包含兩種時(shí)鐘：FPGA工作的100 MHz全局時(shí)鐘和CAN接口的16 MHz時(shí)鐘，均由模塊上的晶振提供。同時(shí)，為了保證主控制模塊和子波控模塊的時(shí)序一致性，F(xiàn)PGA輸出一路50 M單端時(shí)鐘信號(hào)給CPLD芯片，作為CPLD的工作時(shí)鐘，以確保CPLD能夠在正確的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行操作，提高整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和響應(yīng)速度。

4 波束控制單元軟件設(shè)計(jì)

4.1 主控制模塊FPGA軟件設(shè)計(jì)

主控制模塊FPGA軟件由3個(gè)主要功能組成。

1） 指令解析功能：負(fù)責(zé)接收控制平臺(tái)發(fā)過來的指令并進(jìn)行解析處理。

2） RS422收發(fā)管理功能：負(fù)責(zé)接收控制平臺(tái)發(fā)送的波束控制碼，并向控制平臺(tái)發(fā)送遙測信息。

3） 波控碼下發(fā)管理功能：負(fù)責(zé)計(jì)算（或提取） 波控碼、下發(fā)波控碼、對(duì)波控碼進(jìn)行回讀校驗(yàn)以及下發(fā)同步加載信號(hào)。

主控制模塊軟件功能清單如表1所示。

4.1.1 指令解析功能程序設(shè)計(jì)

指令解析功能包含兩個(gè)子功能，一是通過CAN接口接收控制平臺(tái)下發(fā)的指令并對(duì)指令進(jìn)行校驗(yàn)，二是對(duì)指令報(bào)文進(jìn)行解析，并根據(jù)解析出的內(nèi)容確定RS422收發(fā)管理功能進(jìn)入哪種模式。如圖5所示，指令解析功能模塊隨設(shè)備上電復(fù)位所有寄存器，持續(xù)等待接收控制指令并在接收后對(duì)指令進(jìn)行8位異或校驗(yàn)（后文中的校驗(yàn)方式均為8位異或校驗(yàn)） 。若校驗(yàn)有誤，則對(duì)校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄并反饋結(jié)果給控制平臺(tái)；若校驗(yàn)無誤，則對(duì)指令進(jìn)行解析，并根據(jù)解析結(jié)果控制RS422收發(fā)管理功能進(jìn)入對(duì)應(yīng)的工作模式[7]。

4.1.2 RS422收發(fā)管理功能程序設(shè)計(jì)

波束控制單元通過RS422收發(fā)管理功能實(shí)現(xiàn)與控制平臺(tái)間的數(shù)據(jù)交互。該功能通過RS422接口接收控制平臺(tái)下發(fā)的波控?cái)?shù)據(jù)（指向角、波位編號(hào)或是同步加載信號(hào)） 或補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并校驗(yàn)這些信息的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還負(fù)責(zé)向平臺(tái)發(fā)送遙測信息，報(bào)告波控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

RS422收發(fā)管理功能模塊隨設(shè)備上電復(fù)位所有寄存器，持續(xù)檢測來自指令解析功能的模式控制指令。若檢測到進(jìn)入波控?cái)?shù)據(jù)接收模式的指令，則循環(huán)接收控制平臺(tái)下發(fā)的波控?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行校驗(yàn)，并在校驗(yàn)通過之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和緩存，若校驗(yàn)不通過，則記錄校驗(yàn)結(jié)果并反饋控制平臺(tái)；若檢測到進(jìn)入補(bǔ)償數(shù)據(jù)接收模式的指令，則循環(huán)接收控制平臺(tái)下發(fā)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)并進(jìn)行校驗(yàn)，在校驗(yàn)通過之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并存入?yún)?shù)Flash，若校驗(yàn)不通過，則記錄校驗(yàn)結(jié)果并反饋控制平臺(tái)；若未接收到上述兩種模式控制指令，則周期性的采集系統(tǒng)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果，通過整合、打包成遙測數(shù)據(jù)包后發(fā)送給控制平臺(tái)。

4.1.3 波控碼下發(fā)管理功能程序設(shè)計(jì)

波控碼下發(fā)管理功能分為四個(gè)子功能。

1） 根據(jù)指向角和波位編號(hào)以及補(bǔ)償數(shù)據(jù)，計(jì)算或提取波控碼（包括移相碼和衰減碼） 。

2） 將這些波控碼下發(fā)到子波控模塊。

3） 回讀波控碼信息并進(jìn)行校驗(yàn)。

4） 在接收到上游下發(fā)的同步信號(hào)時(shí)及時(shí)向子波控模塊發(fā)送同步加載信號(hào)。

波控碼下發(fā)管理功能的控制流程如圖7所示，波控碼下發(fā)管理功能模塊隨設(shè)備上電復(fù)位所有寄存器，并持續(xù)檢測是否有同步加載信號(hào)下發(fā)，一旦接收到同步加載信號(hào)，便通過硬件接口的使能LVDS信號(hào)告知子波控模塊。若未檢測到同步加載信號(hào)，則根據(jù)緩存中的移相值、幅度值、波位值以及補(bǔ)償數(shù)據(jù)（提前將補(bǔ)償數(shù)據(jù)從Flash中讀取到緩存） 計(jì)算出各個(gè)組件的移相碼和衰減碼[8]，并下發(fā)給相應(yīng)組件對(duì)接的子波控模塊。下發(fā)結(jié)束后，波控碼下發(fā)管理功能模塊回讀并校驗(yàn)下發(fā)給子波控模塊的波控碼，若校驗(yàn)不通過，則重復(fù)進(jìn)行下發(fā)。在所有組件的波控碼下發(fā)和回讀完成后，再次回到檢測同步加載信號(hào)的狀態(tài)，以便能夠及時(shí)控制各組件同步加載波控碼，確保波束控制的精確性和一致性。

4.2 子波控模塊CPLD軟件設(shè)計(jì)

子波控模塊CPLD軟件包含兩個(gè)主要功能，一是負(fù)責(zé)接收/回傳波控碼的波控碼收發(fā)管理功能，二是負(fù)責(zé)配置幅相芯片、分發(fā)波控碼并回讀和下發(fā)同步加載信號(hào)的幅相芯片控制管理功能模塊。

CPLD整體軟件的工作控制流圖如圖9所示。設(shè)備上電后，CPLD復(fù)位所有寄存器并初始化所有幅相芯片，等待主控制模塊下發(fā)的波控碼接收完成后，將波控碼分發(fā)給對(duì)應(yīng)組件的幅相芯片并回讀幅相芯片的波控碼，再回傳給主控制模塊進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)校驗(yàn)無誤，主控制模塊會(huì)下發(fā)下一組波控碼，直至所有波控碼下發(fā)并回讀、校驗(yàn)完成。最后，CPLD通過使能LVDS信號(hào)接收到主控制模塊發(fā)送的同步加載信號(hào)并傳遞給所有組件，從而實(shí)現(xiàn)一輪波束控制。

5 驗(yàn)證結(jié)果

如圖10所示，搭建波束控制單元的驗(yàn)證環(huán)境：

1） 主控制模塊與兩個(gè)子波控模塊通過測試線纜鏈接。

2） 主控制模塊通過板上另外一片F(xiàn)PGA芯片模擬控制平臺(tái)生成指令和波控?cái)?shù)據(jù)信號(hào)。

3） 上位機(jī)軟件通過邏輯分析儀抓取子波控模塊對(duì)接組件接口的信號(hào)。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)波束控制單元進(jìn)行測試驗(yàn)證，經(jīng)過對(duì)輸出信號(hào)的波形進(jìn)行抓取、對(duì)比可知，波束控制單元的波束切換時(shí)間不大于1 μs，整體響應(yīng)時(shí)間不大于1 ms，能夠支撐的通道數(shù)、波束數(shù)量以及波位存儲(chǔ)能力等指標(biāo)均滿足常見相控陣天線的要求。

6 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的相控陣天線波束控制單元實(shí)現(xiàn)方案并進(jìn)行了驗(yàn)證。方案采用了高性能的FPGA芯片和CPLD芯片，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的數(shù)字邏輯控制和數(shù)據(jù)處理功能，開發(fā)了包括指令解析、數(shù)據(jù)收發(fā)管理和回讀校驗(yàn)等功能模塊，確保了系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。通過硬件測試，波束控制單元的主要指標(biāo)能夠滿足常見相控陣天線的性能需要，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)在控制算法和拓展性方面擁有廣闊的發(fā)展?jié)摿涂臻g。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖昌明.有源相控陣?yán)走_(dá)波束控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2000，22（3）：7-10.

[2] 何凌云，梁宇宏.寬帶多波束星載相控陣天線技術(shù)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2024， 50（6）：77-83.

[3] 虞伶俐，趙志強(qiáng)，黎劍.相控陣快速波束控制算法設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)[J].電子信息對(duì)抗技術(shù)，2024，39（2）：79-84.

[4] 李相平，張剛，李亞昆，等.FPGA在相控陣波束控制器中的應(yīng)用[J].電子工程師，2008，34（1）：1-3.

[5] 宋云霞，劉永濤，黃田韻.基于CPCI總線技術(shù)的相控陣天線測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2023，52（1）：115-118，124.

[6] 程潔，何笑東，董坤.一種面向高集成有源陣面的相控陣?yán)走_(dá)波控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].艦船電子對(duì)抗，2024，47（4）：31-35.

[7] 侯田，孫立春，陳文蘭.基于并口通信的多模式波束控制軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].艦船電子對(duì)抗，2018，41（2）：41-44.

[8] 蒲璞，黃成，劉一杉，等.一種T/R多功能芯片評(píng)估系統(tǒng)中的數(shù)字設(shè)計(jì)[J].電子與封裝，2024，24（12）：120102.

【通聯(lián)編輯：梁書】