一种相控阵列天线的高速驱动装置的制作方法

本发明涉及超表面可重构相控阵列天线，更具体的说是涉及一种相控阵列天线的高速驱动装置。

背景技术：

1、相控阵技术，早在20世纪30年代后期就已经出现。1937年，美国首先开始这项研究工作。但一直到20世纪50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达，相控阵雷达从根本上解决了传统机械扫描雷达的种种先天问题，在相同的孔径与操作波长下，相控阵的反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、分辨率、多功能性、电子对抗能力等都远优于传统雷达。

2、但是雷达领域的相控阵列天线，对相控阵列天线的扫描速度要求极高，相控阵扫描速度，直接取决于雷达性能。超表面可重构相控阵列天线的波束扫描是核心，但是传统电压变换的驱动方式是用mos管来完成，可mos管作为开关驱动由于结电容等效电路以及自身特性等原因，使得变换状态需要的时间比较长，不适合在雷达超表面这种应用场景使用。参见附图1所示，为传统mos管开关电路原理，采用mos管驱动方式，从原理上看必须一个npn管与pnp管组成，这样才能实现正负电压的切换，但是mos管是有pn结和寄生电容等相关耦合特性，对信号的变换有一定的阻碍作用，所以需要一定的时间才能形成稳态，参见附图2所示的对应响应时间来看，从负电压到正电压稳定，最少需要4us的切换时间，也就是说高端相控阵雷达要保证1us的波束切换时间，那这种驱动方式是无法满足切换需求的。

3、因此，如何一种相控阵列天线的高速驱动装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种相控阵列天线的高速驱动装置，用以解决上述现有技术中存在的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种相控阵列天线的高速驱动装置，应用在超表面可重构相控阵列天线中，包括：集成在超表面可重构相控阵列天线上的波控板以及驱动板；

4、其中，所述波控板分别与所述驱动板以及外部的上位机连接，将上位机传输的数据进行解析并转化成能够并行输出的256路控制数据后进行有效输出；所述驱动板接收256路控制数据实现超表面可重构相控阵列天线的高速驱动。

5、优选的，还包括电源板，所述电源板为所述波控板提供24v电源。

6、优选的，所述波控板包括：fpga芯片、256路单刀双掷开关模块、4g通讯模块、网转串模块、gps定位模块；

7、所述fpga芯片根据上位机、所述4g通讯模块、所述网转串模块及所述gps定位模块传输的数据进行解析，得到解析数据，将解析数据转化成输出电压信号通过256路单刀双掷开关模块并行输出256路控制数据至所述驱动板。

8、优选的，所述fpga芯片具有串行接口引脚，所述串行接口引脚连接485总线及232总线，所述fpga芯片通过所述485总线及所述232总线接收上位机传输的数据。

9、优选的，所述解析数据包括gps信息，惯导信息，rssi校准信息，算法补偿信息。

10、优选的，所述256路单刀双掷开关模块的电路结构包括：

11、单刀双掷开关，双极器件电源正端口、双极器件电源负端口、电源输出端口、控制端、正电压供电端口、负电压供电端口以及第一电容及第二电容；

12、其中，所述电源输出端口连接所述单刀双掷开关的动端，接收电源信号，所述双极器件电源正端口及所述双极器件电源负端口连接所述单刀双掷开关两个不动端，并通过所述控制端输出控制信号，实现正负电压信号的控制；

13、所述正电压供电端口通过所述第一电容接地；

14、所述负电压供电端口与接地端串联所述第二电容并接地。

15、优选的，所述驱动板包括四个64路控制继电器组合模块。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种相控阵列天线的高速驱动装置，应用在超表面可重构相控阵列天线中，并且使用芯片单刀双掷开关(spdt)作为天线驱动的方式，从而能够低成本进行状态快速切换。具体有益效果如下：

17、(1)本发明采用单刀双掷开关(spdt)方式来进行正负电压信号的控制，并将单刀双掷开关(spdt)集成在芯片里面，同样驱动路数的控制，本发明要比现有采用mos管驱动方式单位面积上小很多，节约了电路板成本；

18、(2)本发明去掉了很多lc耦合器件，对信号的阻碍小，从负电压到正电压稳定的切换时间短，也就是说响应速度是传统mos驱动方式的100倍，；

19、(3)本发明驱动方式完全可以满足高端相控阵雷达要保证1us的波束切换响应时间，并且还适合更高雷达需求的应用。

技术特征：

1.一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，应用在超表面可重构相控阵列天线中，包括：集成在超表面可重构相控阵列天线上的波控板以及驱动板；

2.根据权利要求1所述的一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，还包括电源板，所述电源板为所述波控板提供24v电源。

3.根据权利要求1所述的一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，所述波控板包括：fpga芯片、256路单刀双掷开关模块、4g通讯模块、网转串模块、gps定位模块；

4.根据权利要求3所述的一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，所述fpga芯片具有串行接口引脚，所述串行接口引脚连接485总线及232总线，所述fpga芯片通过所述485总线及所述232总线接收上位机传输的数据。

5.根据权利要求3所述的一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，所述解析数据包括gps信息，惯导信息，rssi校准信息，算法补偿信息。

6.根据权利要求3所述的一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，所述256路单刀双掷开关模块的电路结构包括：

7.根据权利要求1所述的一种相控阵列天线的高速驱动装置，其特征在于，所述驱动板包括四个64路控制继电器组合模块。

技术总结
本发明公开了一种相控阵列天线的高速驱动装置，应用在超表面可重构相控阵列天线中，包括：集成在超表面可重构相控阵列天线上的波控板以及驱动板；其中，所述波控板分别与所述驱动板以及外部的上位机连接，将上位机传输的数据进行解析并转化成能够并行输出的256路控制数据后进行有效输出；所述驱动板接收256路控制数据实现超表面可重构相控阵列天线的高速驱动。本发明使用芯片单刀双掷开关(SPDT)作为天线驱动的方式，从而能够低成本进行状态快速切换。

技术研发人员：李宏岱,张剑年,杨帆,许慎恒,李鑫
受保护的技术使用者：北京行晟科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13