中科亿海微SoM模组——波控处理软硬一体解决方案

解决方案

本文介绍的波控处理软硬一体解决方案主要是面向相控阵天线控制领域，波控处理通过控制不同天线组件的幅相来调整天线波束的方向和增益，实现高精度角度控制和高增益。本方案由波控处理板、波控处理控制软件算法和上位机软件共同构成。波控处理SoM模组原型样机如下图所示。

图 波控处理板实物图

波控处理板硬件由波控处理FPGA模块、角度补偿数据存储模块、电平转换模块、电源模块等关键模块组成。FPGA模块单元，选用中科亿海微基于静态存储器结构的EQ6HL45，主要实现子阵选择、波控码计算和通信控制功能，可根据需求定制不同天线阵列形状，负责与信号处理模块和TR组件的协议解析和波控码数据通信；角度补偿数据存储模块单元，主要实现角度补偿数据的存储和读取，提高角度的指向精度；电平转换模块实现FPGA与外部模块之间的电平转换及信号驱动、隔离；电源模块单元由多路DC/DC电路构成，主要实现内部电源的产生和外部供电输出。

本方案集成了波控处理控制软件算法，通过波束控制FPGA软件实现，主要用于接收信号处理机的工作模式控制信号、T/R控制、LD加载控制信息、数据加载和波束指向控制信号，完成对相控阵天线接收通道校准、发射通道校准、补偿表加载、波束指向控制、T/R开关切换等功能。本方案配有上位机软件，方便开发人员验证使用，实现模拟信处通信功能、角度补偿Flash读写及模拟TR组件通信功能。上位机界面如下图所示。

图 上位机界面

方案优势

波控处理板：具有尺寸小、功耗低、控制通道多等特点

1、器件国产化率100%；

2、板卡尺寸为10cm×9cm；

3、功耗小于3W；

4、独立并行控制TR组件可达16路；

5、百兆网口、SPI、异步422等多种接口并存；

6、具有良好的扩展性，可多板并行使用；

7、可适应方形、圆形、十字型等多种形状阵面。

软件算法：具有可定制能力

1、IP适应阵面异形能力强；

2、可根据用户的实际天线阵行，灵活调整控制通道；

3、可选择控制不同的子阵模块，确保波束指向精准和系统运行高效；

4、具有解析装订角度的功能；

5、具有根据不同TR阵面形状产生相应波控码的功能；

6、具有实时精确补偿的功能；

7、具有同步控制多路TR组件的功能。

8、波束角度指向精度可达1/16384度；

9、响应周期不大于2ms。

上位机软件：提供高效、直观的人机交互界面

1、具有模拟信处通信功能；

2、具有对存储补偿数据Flash的读、写功能；

3、具有模拟TR的数据收发功能。