张德平+沈全成+汪庆武+郭世杰

摘要：针对星载GNSS-R海洋微波遥感器相控阵天线对波束控制提出的要求，提出了一种基于DSP+FPGA的星载GNSS-R相控阵天线波束控制系统，选择高性能的DSP芯片作为核心处理器，实时计算波束控制码，满足了系统的实时性要求。

关键词：波束控制系统；相控阵天线；FPGA；DSP

中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）16-0237-03

1 背景

星载相控阵GNSS-R海洋微波遥感器利用中国北斗二代、美国GPS等GNSS星座发射的L波段信号资源，对导航卫星的直射和海面反射信号进行同步接收与实时处理，提供高密度、高精度导航定位解和时延多普勒相关功率数据，可为全球海面风场、海面高程、有效波高等海洋动力环境资料的获取提供高时效微波遥感数据。为了实现对多个海面区域覆盖，星载GNSS-R海洋微波遥感器采用层叠式双面多波束高增益相控阵天线，波束能够快速扫描和变化，空域覆盖面广，要求波束控制系统算法计算精度高、反应时间快。针对上述应用，本文提出了一种基于DSP+FPGA的星载GNSS-R相控阵天线波束控制系统。

2 波束控制原理

波束控制系统的基本功能是根据不同的波束指向要求，完成阵列中每个单元移相器所需移相码的计算，通过控制电路驱动移相器移相，从而使天线波束指向规定的方向。如图1所示，阵面单元按三角形排列。这种排列可以等效为两个矩阵排列之和。两个矩阵中的单元为了便于区分，分别用圆圈和方块表示。两矩阵相邻单元在y和z轴上的空间相位差为：