一种基于uvm的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法及其验证平台的制作方法
【技术领域】：
[OOOU 本发明设及数字波束形成值BF，Digitalbeamforming)技术W及FPGA(Field Programm油leGateArray)逻辑验证领域，具体地说是一种可重用、易维护、高效、高覆盖， 可大大降低DBF模块验证程序的代码量W及后期板上调试的工作量，并提高DBF模块的 FPGA逻辑代码的开发效率与质量的基于UVM(UniversalVerificationMethodology)的相 控阵雷达数字波束形成器模块验证方法及其验证平台。
【背景技术】：
[000引 DBF-直是相控阵雷达的关键技术，它属于阵列信号处理范畴，充分利用了阵列天 线所检测到的空间信息，可W方便地获得超分辨和低副瓣的性能、实现波束扫描、自校准和 自适应波束形成等，具有灵活性和实时性的特点。DBF采用数字处理方法，对于某一方向入 射信号，补偿由于传感器在空间位置不同而引起的传播路程差导致的相位差，实现同相叠 加，从而实现该方向的最大能量接收，完成该方向上波束形成。DBF系统主要由天线阵列、接 收机模块、A/D模块、数字波束形成器、波束控制器和后置信号处理器组成，如图1所示，对 于某一方向的数字波束形成要完成下列运算：
[0003]
【主权项】
1. 一种基于UVM的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法，其特在在于：该验证方 法包括以下顺序步骤： ① 在激励产生器模块中定义DPI接口并声明通道数据、加权系数、校正系数以及波束 指向系数生成的C函数； ② C函数根据参数配置和算法要求，生成相应的通道数据和系数数据，并转换为定点 数传递给激励产生器； ③ 驱动器通过TLM接口将激励产生器模块产生的激励数据打包驱动到接口，进而加载 到DBF模块上； ④ 监视器模块对DBF模块输出的数据进行采集，一方面发送给参考模型进行结果的自 动比对，一方面通过调用DPI接口将采集的数据转换为复平面内代表方向与距离信息，并 写入文件，供下一步的数据分析使用。
2. 根据权利要求1所述的基于UVM的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法，其特 征在于：所述激励产生器中通道复信号的产生方法如下： ① 首先，在激励产生器中声明DPI接口，以及需要调用的通道复信号产生C函数：
该C函数与激励产生器通过四个参数来完成数据的交换，分别是阵元数（ELE_NUM)、通 道数（CH_NUM)、数据实部（DATA_REAL)以及数据虚部（DATA_IMAG)。 ② 在C函数中，根据雷达方位扫描的起始方向（DIR_START)，结束方向（DIR_END)以及 方向变化的步长（DIR_STEP)确定第m个距离单元的扫描角Θ Θ = (DIR_START+DIR_STEPXm) X π/180 进而确定第η个阵元在第m个距离单元的复信号
其中，d为天线阵元之间的间距，λ为波长。 ③ 最后，将复数据的实部与虚步分别转换为十六位的定点数，通过DPI接口输入给激 励产生器，
激励产生器根据需要将生成的数据实部与虚部数据加载到接口上，以完成对波束形成 器模块中通道数据的激励。
3. 根据权利要求1所述的基于UVM的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法，其特 征在于：所述激励产生器中加权系数的产生方法如下： ① 首先，在激励产生器中声明DPI接口，以及需要调用的加权系数产生C函数：
该C函数与激励产生器通过七个参数来完成数据的交换，分别是阵元数（ELE_NUM)、通 道数（CH_NUM)、最大波束数（MAX_BEAM_NUM)、波束组数（BGROUP_NUM、波束集数（BCOMBIN_ NUM)、系数实部（COEF_REAL)以及系数虚部（COEF_IMAG)。 ② 在C函数中，根据波束产生的起始方位（RCV_BEAM_START)、终止方位（RCV_BEAM_ START)以及步长（RCV_BEAM_STEP)确定第m个波束的扫描角Θ。： Θ 0= (RCV_BEAM_START+RCV_BEAM_STEPXm) X π /180 进而确定第η个阵元在第m个波束的系数
其中，d为天线阵元之间的间距，λ为波长。 ③ 最后，将系数的实部与虚步分别转换为十六位的定点数，通过DPI接口输入给激励 产生！
激励产生器根据需要将生成的权系数实部与虚部数据加载到接口上，以完成对波束形 成器模块中权系数的激励。
4. 一种用于实现如权利要求1所述的基于UVM的相控阵雷达数字波束形成器模块验证 方法的验证平台，其特征在于：该验证平台包括测试用例库（1)、UVM验证环境（2)、数据发 送代理器（3)、数据接收代理器（4)以及计分板（5)，所述数据发送代理器（3)和数据接收 代理器（4)均位于UVM验证环境（2)内，所述数据发送代理器（3)包括第一监视器（6)、数 据-系数生成器（7)、第一激励产生器（8)和第一驱动器（9)，所述数据接收代理器（4)包 括波束数据转换器（10)、第二监视器（11)、第二驱动器（12)和第二激励产生器（13)，所述 第一监视器（6)通过接口（14)采集DBF模块（15)上的端口数据，所述第一激励产生器（8) 一端通过DPI接口与数据-系数生成器（7)连接，第一激励产生器（8)另一端与第一驱动器 (9) 一端连接，所述第一驱动器（9)另一端与接口（14) 一端连接，接口（14)另一端与DBF 模块（15)连接，第二监视器（11)通过DPI接口与波束数据转换器（10)连接，第二监视器 (11)通过接口（14)采集DBF模块（15)上的端口数据，所述第二驱动器（12) -端与第二激 励产生器（13)连接，第二驱动器（12)另一端与接口（14)连接，所述接口（14)与DBF模块 (15)连接，所述测试用例库（1)同时与数据发送代理器（3)和数据接收代理器（4)连接，所 述UVM验证环境（2)通过TLM接口与计分板（5)连接，所述计分板（5)包括参考模型（16) 和比较器（17)，所述比较器（17) -端与参考模型（16)连接，比较器（17)另一端与UVM验 证环境（2)中的第二监视器（11)连接。
【专利摘要】本发明涉及一种基于UVM的相控阵雷达数字波束形成器模块验证方法及其验证平台，该验证方法利用DPI接口在激励产生器模块中构建C函数模型，实现通道数据、加权系数、校正系数以及波束指向系数的复数运算，并完成浮点数到定点数的转换，激励到DBF模块中，同时，验证平台会自动采集经DBF模块运算后的波束信息，并与参考模型进行自动化的结果比对，比对正确的结果会由定点数转换为浮点数后写入文件以供后续处理。本发明的优点是：可重用，易维护，高效率，高覆盖，可大大降低DBF模块验证程序的代码量以及后期板上调试的工作量，并提高DBF模块的FPGA逻辑代码的开发效率与质量。
【IPC分类】G01S7-40
【公开号】CN104865560
【申请号】CN201510190773
【发明人】夏际金, 习建博, 潘浩, 朱鹏, 彭宏涛, 穆文争, 王杰, 崔留争, 骆传慧
【申请人】中国电子科技集团公司第三十八研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月21日