具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种相控阵天线波束控制方法流程图，本实施例可适用于对相控阵天线所产生的波束的指向进行切换控制的情况，该方法可以由相控阵天线波束控制系统来执行。如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤110、波控母板根据所接收的切换控制指令，从预先存储的信息表中查找待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板。

其中，波控母板可以包括但不限于控制中心/上位机接口、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、存储芯片(FLASH)和波控子板接口，用于完成控制指令的接收、波控码表地址解算及波控码表的读取和分发。其中，控制中心/上位机接口连接控制中心/上位机模块，波控子板接口连接波控子板模块，FPGA用于完成指令信息的解算、地址计算、波控码表读取及分发，FLASH用于完成波控码表的存储。

进一步地，波控母板接收的切换控制指令可以由控制中心/上位机模块发送，控制中心/上位机模块可以确定相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波束指向，然后根据目标波束指向生成切换控制指令并发送至波控母板。

具体的，相控阵天线是通过控制阵列天线中阵列单元的馈电相位来改变方向图形状的天线，通过控制相位可以改变波束的指向，以达到波束扫描的目的。波束(wave beam)是指由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状。相控阵天线可以产生一个或多个波束，对于需要进行指向切换的波束，可以根据目标波束指向的俯仰角和方位角生成控制指令进行波束指向的切换。控制中心/上位机模块可以通过计算获取目标波束指向的俯仰角和方位角，将俯仰角和方位角通过波束指向编号来表示，并生成包含波束指向编号的波束切换控制指令发送给波控母板。

可选的，波控母板通过控制中心/上位机接口接收控制中心/上位机模块发送的切换控制指令，FPGA对切换控制指令进行解析，根据切换控制指令从FLASH中读取相应的波控码表，最后通过波控子板接口将波控码表分发给波控子板。

在本实施例中，波控母板根据所接收的切换控制指令从预先存储的信息表中查找相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板的方式可以是：根据切换控制指令计算与待切波束对应的波控码表起始地址；根据波控码表起始地址从预先存储的信息表中查找待切波束对应的目标波控码表，将目标波控码表分发给相对应的波控子板。

表1

表1是本发明实施例中的波控码表，如表1所示，假设信号带宽1GHz，频率间隔100MHz，则可以将波束中心频率分成11个等级，假设相控阵天线需要覆盖地面±50度范围，可以根据卫星轨道高度等参数计算出波束指向编号128个，每个波束指向编号对应一个波束指向俯仰角(θ)和方位角()组合，对于一个64阵元的相控阵天线，每个阵元对应的坐标分别为(1,1)、(1,2)…(8,8)，在波控码表中，每一个阵元对应两个数模转换控制码(DAC控制码)。

可选的，切换控制指令中包括待切波束的波束中心频点和波束指向编号，FPGA芯片可以解析出切换控制指令中的波束中心频点和波束指向编号，然后计算出相应的波控码表起始地址，根据波控码表起始地址可以从FLASH中预存的信息表中查找到相应的目标波控码表，最后通过波控子板接口按照地址将目标波控码表分发给波控子板。

步骤120、波控子板在接收到目标波控码表后，通过目标波控码表确定并调节待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位，以使相控阵天线通过调整待切波束所包括各阵元的幅度和相位实现波束指向切换。

其中，波控子板包括但不限于波控母板接口、数模转换芯片(DAC)、矢量调制器芯片(Vector Modulator，VM)及射频接口，用于接收波控母板发送的波控码表，根据波控码表中的DAC控制码完成幅度和相位的调制。其中，波控母板接口连接波控母板，射频接口连接射频模块，DAC芯片用于将数字信号转换成模拟信号并输出到VM芯片的控制端，VM芯片用于根据DAC送入的模拟信号完成幅度和相位的调制。

在本实施例中，波控子板在接收到目标波控码表后，通过目标波控码表确定并调节待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位的方式可以是：提取目标波控码表中的幅相控制码，根据幅相控制码确定数字移相器移相值和数字衰减器的衰减值。

可选的，波控码表中可以包括幅相控制码，该幅相控制码对应了相控阵天线待切波控所包括各阵元的目标幅度和目标相位。波控子板可以从目标波控码表中获取幅相控制码，并根据幅相控制码确定数字移相器移相值和数字衰减器的衰减值，从而对相应的阵元幅度和相位进行控制。

在本实施例中，波控子板在接收到所述目标波控码表后，通过目标波控码表确定待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位的方式还可以是：提取波控码表中的数模转换控制码，根据数模转换控制码建立两路正交电压；根据两路正交电压结合矢量调制器芯片特性表确定相控阵天线对应阵元的幅度和相位。

可选的，DAC芯片可以根据接收到的波控码表，从中提取出两个DAC控制码，根据这两个DAC控制码建立两路正交电压(I/Q两路电压)并发送给VM芯片。VM芯片可以是模拟式IQ矢量调制器，可以根据接收到的I/Q两路电压确定待切波束对应阵元的幅度和相位，阵元幅度和相位与I/Q两路电压的对应关系与VM芯片特性表相符合。

进一步地，矢量调制器芯片特性表通过对矢量调制器进行测试获得；矢量调制器特性表格包括两路正交电压以及对应阵元的幅度和相位。

可选的，每个VM芯片的特性表与其自身有关，为获取VM芯片特性表可在出厂时对其进行测试，形成电压控制的幅度相位变化表格，从而确定幅度和相位与DAC产生的I/Q两路电压值的对应关系。进一步地，可根据系统需求对该VM芯片特性表进行插值，提高幅度和相位的控制精度，进而提高波束切换的精度，理论上，可以通过插值无限提高精度，降低误差。

进一步地，波控子板确定待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位后，射频模块可以将各阵元的目标幅度和目标相位发送给相控阵天线，以使相控阵天线通过调整待切波束所包括各阵元的幅度和相位实现波束指向切换。

其中，射频模块是负责装载和发射射频信号的模块。波控子板确定待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位后，射频模块可以将其发送给相控阵天线，波束指向与阵元的幅度和相位有关。

在本实施例中，波控母板接收切换控制指令之前，还可以通过上位机对波控母板进行测试，建立波控码表；波控码表包括波束中心频点、波束指向编号、阵元行号、阵元列号以及数模转换控制码。

可选的，假设天线阵面为矩形栅格矩形边界二维等间距排列，根据设计覆盖地面时波位的θ和角度，只通过改变阵元相位改变波束指向，不进行幅度衰减，各阵元移相值计算公式如下：

其中，其中，i，j分别为阵元的行号和列号，C(i,j)为该阵元的移相值，θ，分别为波束指向的俯仰角和方位角，X＝i×d_x,Y＝j×d_j分别为阵元的坐标值，其中为d_x阵元行间距，d_y为阵元列间距。

根据前述计算得到移相值和VM特性表格，通过上位机对波控母板进行测试，对应查找VM芯片获得某个移相值所需要的I/Q两路输入电压，并根据DAC芯片的数模转换关系转换成DAC芯片需要的DAC控制码，将波束中心频点、波束指向编号、阵元行号、阵元列号以及DAC控制码对应存储在FLASH中，从而可以确定将某个波束切换到设定指向需要什么样的控制指令。

本发明实施例首先通过波控母板接收切换控制指令，根据所接收的切换控制指令从预先存储的信息表中查找相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板；然后波控子板在接收到目标波控码表后，通过目标波控码表确定并调节待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位，以使相控阵天线通过调整待切波束所包括各阵元的幅度和相位实现波束指向切换。本发明实施例提供的相控阵天线波束控制方法，通过波控母板中的FPGA芯片完成控制指令解算和查表，使波控子板根据波控码表调整阵元幅度和相位，可以同时控制多个波束，应用于不同场景的波束控制，实现快速准确的波束指向切换。此外，当系统需求改变、部分通道失效、温度漂移因素等影响天线性能时，可对波控系统软件进行在轨重构，通过卫星通信链路对星载计算机上注重构指令和程序，控制波控系统完成FPAG和波控码表的在轨重构，优化相控阵天线性能。

实施例二

图2是本发明实施例二中的一种目标波控码表的分发方法流程图，本实施例可适用于波控母板从预先存储的信息表中查找待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板的情况。如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤111、根据切换控制指令计算与待切波束对应的波控码表起始地址。

可选的，相控阵天线可以产生一个或多个波束，每个波束都有对应的波控码表，波控母板可以对接收到的切换控制指令进行解析和计算，得到待切波束对应的波控码表在FLASH中存储的起始地址，根据该地址可以得到相应的波控码表。

在本实施例中，根据切换控制指令计算与待切波束对应的波控码表起始地址的方式可以是：对切换控制指令进行解析，获取切换控制指令中包含的波束中心频点和波束指向编号；获取相控阵天线的波束指向编号总数、相控阵天线的阵元总数、一个数模转换控制码的存储位数以及波控码表在至少一个存储芯片中存储的起始位置；根据波束中心频点和波束指向编号、相控阵天线的波束指向编号总数、相控阵天线的阵元总数、一个数模转换控制码的存储位数以及波控码表在至少一个存储芯片中存储的起始位置计算与待切波束对应的波控码表起始地址。

可选的，波控母板中的FPGA芯片可以解析出波束切换指令中的波束中心频点和波束指向编号，已知相控阵天线的波束指向编号总数、相控阵天线的阵元总数、一个数模转换控制码的存储位数以及波控码表在至少一个存储芯片中存储的起始位置，即可计算与待切波束对应的波控码表起始地址，计算公式如下：

式中，ADD为待切波束对应的波控码表起始地址，ADD_0为全部波控码表在FLASH中存储的起始位置，num_f0为解析出的波束中心频率点，N_loc为波束指向编号总数，N_arr为阵元总数，N_bit为一个数模转换控制码的存储位数，num_loc为解析出的波束指向编号，2表示I/Q两路电压。

图3为本实施例中的一种单FLASH芯片波束控制系统结构示意图，如图所示，系统结构包括一个波控母板、一个波控子板和射频模块，能够根据控制中心/上位机发送的切换控制指令信息控制波束进行波束指向的快速切换。其中波控母板包括FLASH芯片、FPGA芯片及控制接口；波控子板包括DAC芯片、VM芯片及控制接口。以一个64阵元单波束卫星通信载荷用相控阵天线为例，即N_arr＝64；假设信号带宽1GHz，频率间隔100MHz，因此波束中心频率共分成11个等级，即N_f0＝11；假设相控阵天线需要覆盖地面±50度范围，根据卫星轨道高度等参数计算波位数量为128个，即N_loc＝128；假设波束中心频率编号num_f0＝3，波束指向编号num_loc＝5，DAC的一个控制码采用16bit存储，则计算波控码表起始位置为：

ADD＝ADD_0+(3-1)×128×64×2×16+(5-1)×64×2×16，

其中，ADD_0为全部波控码表在FLASH中存储的起始位置。

步骤112、根据波控码表起始地址从预先存储的信息表中查找待切波束对应的目标波控码表，将目标波控码表分发给相对应的波控子板。

可选的，波控母板中预先存储有信息表，信息表中存储有各波束的波控码表，FPGA芯片计算出波控码表起始地址后，可以根据地址查找待切波束对应的目标波控码表，然后分发给波控子板。

在本实施例中，信息表存储于设定数量的存储芯片中；信息表中包括相控阵天线所形成各波束对应的波控码表；存储芯片的设定数量影响因素包括：存储芯片内存大小、波束个数、波束指向编号总数、波束切换时间指标以及相控阵天线的阵元总数。

可选的，信息表可以存储于FLASH芯片中，信息表中包括相控阵天线所形成各波束对应的波控码表。在波束控制系统中，一个波控母板中包括至少一个FLASH芯片，FLASH芯片的个数与芯片内存大小、波束个数、波束切换时间指标以及相控阵天线的阵元个数有关。例如，对于需要控制多波束的相控阵天线，可以将多个波束的波控码表存储在一个FLASH芯片中，此时FPGA芯片需要依次读取多波束波控码表，依次进行控制；也可以将每个波束的波控码表分别存储在不同FLASH芯片中，此时FPGA可同时读取多个波控码表，并控制多个波束切换。

图4是本实施例中的一种多FLASH芯片波束控制系统结构示意图，如图所示，以一个512阵元16波束卫星通信载荷用相控阵天线为例，即N_arr＝512，N_f0＝16，可以采用16片FLASH芯片与FPGA连接，每片FLASH存储一个波束的波控码表，当波控系统接收到控制中心的发送来的波束切换指令后，FPGA计算每个波束波控码表的起始地址，然后并行在FLASH中读取各个波束的波控码表并同时完成波束切换控制。

在本实施例中，将目标波控码表分发给相对应的波控子板的方式可以是：根据波控码表中的地址信息将波控码表分发给相对应的波控子板。

可选的，波控码表中的地址信息为阵元坐标，可以由波控码表中的阵元行号和列号表示，每个波控子板控制相应的阵元。给波控子板分发波控码表时，可以根据阵元行号和列号发送每个波控子板对应阵元的波控码表。如图3所示，波控子板中选用的DAC芯片有32个引脚，可同时控制单波束16个VM芯片，64个阵元共需要4个DAC芯片。由于每个DAC芯片连接固定的16个VM芯片，每个DAC芯片需要控制的射频模块也是固定的，分发波控码表时只需要按照连接引脚直接发送对应阵元的波控码表，不需要重新计算地址。

图5是本发明实施例中的一种波束控制系统查找、分发波控码表的流程图，如图所示，接收到波束切换控制指令后，FPGA芯片解析控制指令并计算波控码表起始地址，根据地址在FLASH芯片中读取目标波控码表，然后分发给波控子板中的DAC芯片，DAC芯片根据波控码表中的DAC控制码建立电压，使VM芯片根据电压完成幅相控制。

本发明实施例首先根据切换控制指令计算与待切波束对应的波控码表起始地址；再根据波控码表起始地址从预先存储的信息表中查找待切波束对应的目标波控码表，将目标波控码表分发给相对应的波控子板。本发明实施例提供的目标波控码表的分发方法，将波控码表预存在FLASH中，通过计算波控码表起始地址查找待切波束的波控码表，再分发给波控子板，不需要实时计算DAC控制码，可达到快速查找和分配的目的，且通过预先计算、烧写查找的方式简化程序设计，占用资源少，同时具有强通用性，可应用于不同场景的波束控制。此外，FPGA芯片可以连接多个FLASH芯片，FLASH芯片的个数可根据波束个数、波束指向编号总数、波束切换时间指标、相控阵天线的阵元个数等因素合理选择，FPGA计算地址后可同时读取多个FLASH芯片存储的波控码表，从而实现快速的波束指向切换。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的一种相控阵天线波束控制系统结构示意图。如图6所示，该系统包括：波控母板210和至少一个波控子板220。

波控母板210，连接各波控子板，用于接收切换控制指令，根据所接收的切换控制指令获取与相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板。

可选的，相控阵天线波束控制系统中可以包括控制中心/上位机模块，控制中心/上位机模块可以通过计算获取目标波束指向的俯仰角和方位角，将俯仰角和方位角通过波束指向编号来表示，并生成包含波束指向编号的波束切换控制指令发送给波控母板210。

可选的，波控母板210包括控制中心/上位机接口、第一现场可编程逻辑门阵列芯片和波控子板接口。其中波控母板通过控制中心/上位机接口接收切换控制指令；第一现场可编程逻辑门阵列芯片用于根据所述切换控制指令计算与所述待切波束对应的目标波控码表；波控母板通过波控子板接口将目标波控码表分发给相对应的波控子板。

图7为本发明实施例提供的一种波控母板结构示意图，如图所示，波控母板210可以包括但不限于控制中心/上位机接口、第一现场可编程逻辑门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)和波控子板接口，用于完成控制指令的接收、波控码表地址解算及波控码表的读取和分发。其中，控制中心/上位机接口连接控制中心/上位机模块，波控母板210可以通过控制中心/上位机接口接收控制中心/上位机模块发送的切换控制指令；第一FPGA芯片用于完成切换控制指令的解算、波控码表地址计算、波控码表读取及分发；波控子板接口连接波控子板模块，波控母板210可以通过波控子板接口将待切波束对应的波控码表分发给波控子板。

可选的，波控母板210还包括设定数量的存储芯片；存储芯片用于存储信息表，信息表中包括相控阵天线所形成各波束对应的波控码表；第一现场可编程逻辑门阵列芯片与各存储芯片相连；存储芯片的设定数量影响因素包括：存储芯片内存大小、波束个数、波束指向编号总数、波束切换时间指标以及相控阵天线的阵元个数。

具体的，波控母板210中预先存储有信息表，信息表中存储有各波束的波控码表，波控母板210包括设定数量的存储芯片(FLASH芯片)，用于存储包含各波束对应的波控码表的信息表。第一FPGA芯片与各FLASH芯片相连，可以根据波束切换控制指令从FLASH中读取波控码表。

进一步地，在波束控制系统中，FLASH芯片的个数与芯片内存大小、波束个数、波束指向编号总数、波束切换时间指标以及相控阵天线的阵元个数等因素有关。波控码表在FLASH芯片中占据的内存可用如下公式计算：

N_flash＝N_f0×N_loc×N_arr×2×N_bit，

其中，N_flash为波控码表在FLASH芯片中占据的内存大小，N_f0为波束频率等级总数，N_arr为波束指向编号总数，N_arr为相控阵天线阵元总数，N_bit为一个数模转换控制码的存储位数。

相控阵天线产生的波束越多，波束控制所需的波控码表越多，波控码表中的信息越多，则需要的FLASH芯片内存越多。在满足存储需求的条件下，可以合理增加FLASH芯片的个数以减少波束切换时间。例如，对于需要控制多波束的相控阵天线，可以将多个波束的波控码表存储在一个FLASH芯片中，此时第一FPGA芯片需要依次读取多波束波控码表，依次进行控制；也可以将每个波束的波控码表分别存储在不同FLASH芯片中，此时第一FPGA可同时读取多个波控码表，并控制多个波束切换。

可选的，第一现场可编程逻辑门阵列芯片具体用于：对切换控制指令进行解析，获取切换控制指令中包含的波束中心频点和波束指向编号；获取相控阵天线的特性参数，特性参数包括波束指向编号总数、相控阵天线的阵元总数、相控阵天线各阵元坐标与间距、相控阵天线的布阵方式与波束赋形；根据波束中心频点、波束指向编号和相控阵天线的特性参数计算与待切波束对应的目标波控码表。

具体的，第一FPGA芯片可以解析出波束切换指令中的波束中心频点和波束指向编号，已知相控阵天线的波束指向编号总数、相控阵天线的阵元总数、一个数模转换控制码的存储位数以及波控码表在至少一个存储芯片中存储的起始位置，即可计算与待切波束对应的目标波控码表起始地址，计算公式如上述实施例中所述。

可选的，波控母板210还包括上位机接口、电源接口、时钟接口、RS422-SPI转换电路以及电源调制电路，上位机接口连接上位机模块，用于对波控母板进行测试时接收控制指令，RS422-SPI转换电路用于完成指令信息的转换，电源调制电路用于完成电压调制和控制。

至少一个波控子板220，用于在接收到目标波控码表后，通过目标波控码表确定并调节待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位，以使相控阵天线通过调整待切波束所包括各阵元的幅度和相位实现波束指向切换。

其中，至少一个波控子板220包括波控母板接口、至少一个数模转换芯片和至少一个矢量调制器芯片，每个数模转换芯片与至少一个矢量调制器芯片相连；至少一个波控子板220通过波控母板接口接收波控母板210分发的波控码表；至少一个数模转换芯片用于提取波控码表中的数模转换控制码，根据数模转换控制码建立两路正交电压；至少一个矢量调制器芯片用于根据两路正交电压结合矢量调制器芯片特性表确定相控阵天线对应阵元的幅度和相位。

图8为本发明实施例提供的一种波控子板结构示意图，如图所示，波控子板220包括但不限于波控母板接口、数模转换芯片(DAC)、矢量调制器芯片(Vector Modulator，VM)及射频接口，用于接收波控母板发送的波控码表，根据波控码表中的DAC控制码完成幅度和相位的调制。其中，波控母板接口连接波控母板，射频接口连接射频模块，DAC芯片用于将数字信号转换成模拟信号并输出到VM芯片的控制端，VM芯片用于根据DAC送入的模拟信号完成幅度和相位的调制。

进一步地，DAC芯片可以根据接收到的波控码表，从中提取出两个DAC控制码，根据这两个DAC控制码建立两路正交电压(I/Q两路电压)并发送给VM芯片。VM芯片可以是模拟式IQ矢量调制器，可以根据接收到的I/Q两路电压结合VM芯片特性表确定待切波束对应阵元的幅度和相位，阵元幅度和相位与I/Q两路电压的对应关系与VM芯片特性表相符合。

可选的，至少一个数模转换芯片还用于：根据波控码表中的地址信息接收对应的波控码表。

具体的，波控码表中的地址信息为阵元坐标，可以由波控码表中的阵元行号和列号表示，每个波控子板控制相应的阵元。给波控子板分发波控码表时，可以根据阵元行号和列号发送每个波控子板对应阵元的波控码表。

可选的，波控子板220还包括至少一个第二现场可编程逻辑门阵列芯片，每个第二现场可编程逻辑门阵列芯片与至少一个数模转换芯片相连，第二现场可编程逻辑门阵列芯片用于根据波控码表中的地址信息接收波控母板分发的波控码表，再将波控码表分发给至少一个数模转换芯片。

图9是本发明实施例提供的一种子板中含FPGA芯片的波束控制系统结构图，如图所示，该系统为一个576个阵元的相控阵天线波束控制系统，可同时形成2个波束，星下覆盖区共有512个编号的波束指向，每个波束可在512个波束指向间快速切换。该系统在波控子板中增加第二FPGA芯片，波控母板先将波控码表发送给波控子板中的第二FPGA芯片，再由第二FPGA芯片完成DAC的控制和DAC控制码的分发。该系统的波控子板共有9片第二FPGA芯片，每片波控子板的第二FPGA芯片控制64个阵元，即9片子板FPGA控制576个阵元的2个波束。同时，该系统采用2片FLASH芯片与波控母板的第一FPGA芯片连接，每片FLASH芯片存储一个波束的波控码表，当波控系统接收到控制中心/上位机模块发送来的波束切换指令后，第一FPGA芯片计算每个波束波控码表的起始地址，然后并行在FLASH中读取各个波束的波控码表并同时完成波束切换控制。

可选的，矢量调制器芯片特性表通过对矢量调制器进行测试获得；矢量调制器特性表格包括两路正交电压以及对应阵元的幅度和相位。

具体的，VM芯片特性表通过对VM芯片进行测试获得；VM芯片特性表格包括I/Q两路电压以及对应阵元的幅度和相位。

可选的，每个VM芯片的特性表与其自身有关，为获取VM芯片特性表可在出厂时对其进行测试，形成电压控制的幅度相位变化表格，从而确定幅度和相位与DAC产生的I/Q两路电压值的对应关系。进一步地，可根据系统需求对该VM芯片特性表进行插值，提高幅度和相位的控制精度，进而提高波束切换的精度，理论上，可以通过插值无限提高精度，降低误差。

可选的，波控子板220还包括电源调制芯片，完成电压调制和控制。

可选的，相控阵天线波束控制系统中可以包括射频模块，射频模块是负责装载和发射射频信号的模块，波控子板220确定待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位后，射频模块可以将其发送给相控阵天线，波束指向与阵元的幅度和相位有关，从而使相控阵天线通过阵元幅度和相位的调整实现波束切换。

可选的，相控阵天线波束切换控制系统还包括上位机模块，上位机模块用于对波控母板进行测试，建立波控码表；波控码表包括波束中心频点、波束指向编号、阵元行号、阵元列号以及两位数模转换控制码。

具体的，假设天线阵面为矩形栅格矩形边界二维等间距排列，根据设计覆盖地面时波位的θ和角度，只通过改变阵元相位改变波束指向，不进行幅度衰减，各阵元移相值计算公式如上述实施例所述。

根据前述计算得到移相值和VM特性表格，通过上位机对波控母板进行测试，对应查找VM芯片获得某个移相值所需要的I/Q两路输入电压，并根据DAC芯片的数模转换关系转换成DAC芯片需要的DAC控制码，将波束中心频点、波束指向编号、阵元行号、阵元列号以及DAC控制码对应存储在FLASH中，从而可以确定将某个波束切换到设定指向需要什么样的控制指令。

本发明实施例提供了一种相控阵天线波束控制系统，包括：波控母板和至少一个波控子板；波控母板，连接各波控子板，用于接收切换控制指令，根据所接收的切换控制指令获取与所述相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板；至少一个波控子板，用于在接收到目标波控码表后，通过目标波控码表确定并调节待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位，以使相控阵天线通过调整待切波束所包括各阵元的幅度和相位实现波束指向切换。本发明实施例提供的相控阵天线波束控制系统，通过波控母板中的现场可编程逻辑门阵列完成控制指令解算和查表，使波控子板根据波控码表中的数模转换控制码调整阵元幅度和相位，可以同时控制多个波束，应用于不同场景的波束控制，实现快速准确的波束指向切换，还可以实现波束控制系统的在轨重构，优化相控阵天线性能。

上述系统可执行本公开前述所有实施例所提供的方法，具备执行上述方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本公开前述所有实施例所提供的方法。

实施例四

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理装置执行时实现如本发明实施例中的相控阵天线波束控制方法。本发明上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：控制中心/上位机模块确定相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波束指向，根据目标波束指向生成切换控制指令并发送至波控母板；波控母板接收切换控制指令，根据所接收的切换控制指令从预先存储的信息表中查找相控阵天线上存在指向切换需求的待切波束对应的目标波控码表，并分发给至少一个波控子板；波控子板在接收到目标波控码表后，通过目标波控码表确定并调节待切波束所包括各阵元的目标幅度和目标相位，以使相控阵天线通过调整待切波束所包括各阵元的幅度和相位实现波束指向切换。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络连接到用户计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。