本發(fā)明涉及精密電子設(shè)備的數(shù)字控制領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)：
到目前為止，在復(fù)雜精密的電子設(shè)備中，對(duì)終端傳感器進(jìn)行有效的數(shù)字控制一直作為一個(gè)問題存在。假設(shè)每一個(gè)射頻通道需要X位數(shù)控衰減和數(shù)控移相數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)波束控制器需要下發(fā)一共M×N×X位數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)有的集中控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)波束控制器需要M×N×X根連接線才可完成對(duì)每一個(gè)通道的衰減和移相進(jìn)行獨(dú)立控制，連接線繁多，提高系統(tǒng)集成的難度并且系統(tǒng)內(nèi)組件之間互連的可靠性降低，進(jìn)而提高系統(tǒng)故障率；因此，現(xiàn)有的集中控制方法具有連接復(fù)雜，故障率高，排故不易的問題，直接導(dǎo)致系統(tǒng)體積偏大，不易集成，可靠性差，系統(tǒng)內(nèi)組件的通用性差等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中集成控制結(jié)構(gòu)連接線繁多、集成低、故障率高且不能對(duì)組件進(jìn)行高效控制的問題，提供一種分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠有效減少組件之間的連接線，通過開發(fā)串并轉(zhuǎn)換芯片配合通道ID的手段完成了系統(tǒng)對(duì)末端的獨(dú)立精確控制，極大提高了系統(tǒng)內(nèi)組件的通用性和系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明的另一目的是提供一種分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)的控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：提供一種分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)波束控制器和若干個(gè)T/R組件；每個(gè)T/R組件包括至少一個(gè)射頻通道，每個(gè)射頻通道包括一個(gè)數(shù)控移相器和數(shù)控衰減器；每個(gè)射頻通道還包括一個(gè)配置有芯片ID號(hào)的串并轉(zhuǎn)換控制芯片，該串并轉(zhuǎn)換控制芯片與數(shù)控移相器和數(shù)控衰減器相連接，用以將系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)與芯片ID號(hào)進(jìn)行對(duì)比并實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)射頻通道的衰減和移相的獨(dú)立控制；所述系統(tǒng)波束控制器通過SPI總線與每個(gè)T/R組件相連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)T/R組件內(nèi)的每個(gè)射頻通道的控制；所述SPI總線包括三根連接線，分別為同步時(shí)鐘CLK、串行數(shù)據(jù)SN和使能EN。所述串并轉(zhuǎn)換控制芯片包括依次連接的串行數(shù)據(jù)接口模塊、寫入緩存陣列模塊、讀出緩存陣列模塊、16路32選1開關(guān)模塊和串行自檢輸出模塊。所述串并轉(zhuǎn)換控制芯片還包括上電復(fù)位模塊，該上電復(fù)位模塊與串行數(shù)據(jù)接口模塊、寫入緩存陣列模塊和讀出緩存陣列模塊相連接。所述串并轉(zhuǎn)換控制芯片通過不同的端口連接方式配置芯片ID號(hào)，串并轉(zhuǎn)換控制芯片中ID配置位為3位，分別為AD0、AD1和AD2；所述串并轉(zhuǎn)換控制芯片配置有8種芯片ID號(hào)，分別是000、001、010、011、100、101、110和111。上述分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)的控制方法包括以下步驟：（1）對(duì)T/R組件內(nèi)的每一個(gè)射頻通道配置通道ID號(hào)，并與串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)一一對(duì)應(yīng)；系統(tǒng)波束控制器通過SPI總線下發(fā)串行數(shù)據(jù)到每一個(gè)T/R組件，T/R組件內(nèi)的每一個(gè)射頻通道同時(shí)接收到該串行數(shù)據(jù)；串行數(shù)據(jù)中包括每個(gè)射頻通道的通道ID號(hào)。（2）串并轉(zhuǎn)換控制芯片將芯片ID號(hào)與系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如果串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)與系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)相匹配，則執(zhí)行系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的串行數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換，再通過數(shù)控衰減器和數(shù)控移相器完成對(duì)該射頻通道的衰減和移相；如果不匹配，則忽略系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的串行數(shù)據(jù)；最終實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)射頻通道的衰減和移相的獨(dú)立控制。所述串行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包格式為：D4~D0位為通道ID位，接著C4~C0位為寫入緩存地址位，最后R15~R0位為衰減移相數(shù)據(jù)位。所述串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)位數(shù)小于系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)的位數(shù)；系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)中多余的高位被串并轉(zhuǎn)換控制芯片忽略掉。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1）本發(fā)明使用分布式結(jié)構(gòu)代替集中控制的結(jié)構(gòu)，通過在結(jié)構(gòu)中使用配置有芯片ID號(hào)的串并轉(zhuǎn)換控制芯片，大幅減少組件之間的連接線，并能夠通過不同的芯片ID控制不同的T/R組件完成復(fù)雜的系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)組件內(nèi)單個(gè)單元的控制，極大提高了系統(tǒng)內(nèi)T/R組件的通用性和系統(tǒng)的可靠性。2）本發(fā)明的分布式結(jié)構(gòu)采用將末端控制分布在組件通道上的方法，通過開發(fā)串并轉(zhuǎn)換芯片配合通道ID的方式完成系統(tǒng)對(duì)末端的獨(dú)立精確控制。3）本發(fā)明結(jié)構(gòu)的組件之間僅使用T/R組件×3根連接線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可有效降低系統(tǒng)集成的難度和提高系統(tǒng)內(nèi)組件之間互連的可靠性，降低系統(tǒng)故障率。附圖說明圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖2為本發(fā)明的串并轉(zhuǎn)換控制芯片的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明的串并轉(zhuǎn)換控制芯片的ID配置圖。圖4為本發(fā)明的串并轉(zhuǎn)換控制芯片串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)序的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的串并轉(zhuǎn)換控制芯片自檢輸出時(shí)序的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)地描述：本實(shí)施例以本發(fā)明應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)為例，其原理框圖如圖1所示。該分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)波束控制器和M個(gè)T/R組件；每個(gè)T/R組件包括N個(gè)射頻通道，每個(gè)射頻通道包括一個(gè)串并轉(zhuǎn)換控制芯片、一個(gè)數(shù)控移相器和一個(gè)數(shù)控衰減器，串并轉(zhuǎn)換控制芯片中配置有芯片ID號(hào)；其中，系統(tǒng)波束控制器通過SPI總線與每個(gè)T/R組件相連接，串并轉(zhuǎn)換控制芯片與數(shù)控移相器和數(shù)控衰減器相連接；如圖4所示，SPI總線包括三根連接線，分別為同步時(shí)鐘（CLK）、串行數(shù)據(jù)（SN）和使能（EN），因此，該分布式結(jié)構(gòu)僅需要M×3根數(shù)據(jù)線即可完成對(duì)每一個(gè)射頻通道的衰減和移相的獨(dú)立控制。如圖2所示，串并轉(zhuǎn)換控制芯片包括串行數(shù)據(jù)接口模塊、寫入緩存陣列模塊、讀出緩存陣列模塊、16路32選1開關(guān)模塊、串行自檢輸出模塊和上電復(fù)位模塊；串行數(shù)據(jù)接口模塊、寫入緩存陣列模塊、讀出緩存陣列模塊、16路32選1開關(guān)模塊和串行自檢輸出模塊依次連接，上電復(fù)位模塊與串行數(shù)據(jù)接口模塊、寫入緩存陣列模塊和讀出緩存陣列模塊相連接。串并轉(zhuǎn)換控制芯片能夠通過外部引腳的連接完成不同芯片ID號(hào)的配置，應(yīng)用到通道ID號(hào)不同的射頻通道中；如圖3所示，串并轉(zhuǎn)換控制芯片中ID配置位為3位，分別為AD0、AD1和AD2；在芯片配置端口，AD0、AD1和AD2旁放置接地焊盤，如需要任何位置，就將該位用金絲鍵合到接地焊盤上；該串并轉(zhuǎn)換控制芯片一共可提供8種不同的ID配置，分別是000、001、010、011、100、101、110、111。下面將該分布式串并轉(zhuǎn)換控制結(jié)構(gòu)應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的使用過程進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)T/R組件內(nèi)的每一個(gè)射頻通道分配ID號(hào)，同一個(gè)T/R組件內(nèi)射頻通道之間用通道ID號(hào)區(qū)分，并與串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)一一對(duì)應(yīng)；系統(tǒng)波束控制器下發(fā)串行數(shù)據(jù)到T/R組件，串行數(shù)據(jù)中包含了每個(gè)射頻通道的ID號(hào)，T/R組件內(nèi)的每一個(gè)射頻通道均接收到相同的串行數(shù)據(jù)，串并轉(zhuǎn)換控制芯片此時(shí)對(duì)比芯片ID號(hào)配置是否和系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)一致，如一致，執(zhí)行系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的衰減移相數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換并通過數(shù)控衰減、數(shù)控移相器完成射頻通道的衰減和移相，這樣就完成了對(duì)每一個(gè)射頻通道的衰減和移相的獨(dú)立控制；如不一致，忽略系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的衰減移相數(shù)據(jù)。其中，串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)和系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)的比較過程如下：串并轉(zhuǎn)換控制芯片的ID號(hào)位數(shù)應(yīng)小于系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID的位數(shù)，系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)多余的高位將會(huì)被串并轉(zhuǎn)換控制芯片忽略掉；如果串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)位數(shù)大于系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)的位數(shù)，串并轉(zhuǎn)換控制芯片與通道ID號(hào)不相匹配而不能正常響應(yīng)。例如系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)為5位，串并轉(zhuǎn)換控制芯片的芯片ID號(hào)位數(shù)為3位，串并轉(zhuǎn)換控制芯片會(huì)忽略系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的通道ID號(hào)所高出的2位。另外，串并轉(zhuǎn)換控制芯片的輸出位數(shù)應(yīng)大于數(shù)控衰減器和數(shù)控移相器的位數(shù)之和，以便于串并轉(zhuǎn)換控制芯片在盡量廣泛的系統(tǒng)中應(yīng)用，但并不是串并轉(zhuǎn)換控制芯片的輸出位數(shù)越多越好，而要綜合考慮芯片面積和時(shí)序上的限制。系統(tǒng)波束控制器下發(fā)的數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)，符合SPI協(xié)議，并使用3根連接線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，3連接根線分別為同步時(shí)鐘（CLK），串行數(shù)據(jù)（SN）和使能（EN）；如圖4所示，串行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包格式為：前5位為通道ID位（D4~D0），接著5位為芯片寫入緩存地址位（C4~C0），最后16位為衰減移相數(shù)據(jù)位（R15~R0）。串并轉(zhuǎn)換控制芯片對(duì)接收到的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并輸出的過程為：串行數(shù)據(jù)接口模塊對(duì)收到的串行數(shù)據(jù)包進(jìn)行分解，判斷通道ID號(hào)是否和芯片ID號(hào)一致，如一致，根據(jù)寫入緩存地址位將16位衰減移相數(shù)據(jù)存入寫入緩存陣列模塊中；如不一致，忽略該數(shù)據(jù)包；寫入緩存陣列模塊用于存儲(chǔ)衰減移相數(shù)據(jù)，最多可存儲(chǔ)32組16位衰減移相數(shù)據(jù)；寫入緩存陣列的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，將寫入緩存陣列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到讀出緩存陣列模塊中；從讀出緩存陣列模塊的32組衰減移相數(shù)據(jù)中選擇1組并行輸出（SD15~SD0，共16位）；如圖5所示，串行自檢輸出模塊根據(jù)LD信號(hào)是否有效，ZTO端口串行輸出相應(yīng)的衰減移相數(shù)據(jù)（SD15~SD0）。綜上所述，使用分布式結(jié)構(gòu)代替集中控制的結(jié)構(gòu)；使用SPI總線對(duì)組件進(jìn)行控制，為進(jìn)一步減少系統(tǒng)內(nèi)組件的連接線，對(duì)SPI總線進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化，通過在串并轉(zhuǎn)換控制芯片的設(shè)計(jì)中加入芯片ID號(hào)，系統(tǒng)下發(fā)控制指令時(shí)將芯片ID一起下發(fā)到組件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)組件內(nèi)單個(gè)單元的控制?，F(xiàn)有的集中控制方法系統(tǒng)內(nèi)組件的連接線為M×N×X根，使用本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)僅需M×3根連接線，該結(jié)構(gòu)大幅減少了系統(tǒng)內(nèi)組件之間連接線的數(shù)量，從而可有效降低系統(tǒng)集成的難度和提高系統(tǒng)內(nèi)組件之間互連的可靠性，降低系統(tǒng)故障率。雖然結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但并非是對(duì)本專利保護(hù)范圍的限定。在權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或調(diào)整仍受本專利的保護(hù)。