为了实现机械相控阵列天线的波束扫描，采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位，研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想，直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现，总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现，从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言，设计了一种高性能直流电机控制IP核，并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性，构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明，此系统可对各个直流电机实现快速精确控制，每轴的运动相互独立，并且控制参数在线可编程，控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统，扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性，已在某相控阵列天线中得到了应用。

为了实现阵列天线波束高效控制和系统小型化,实现多轴微型直流伺服系统达到高速、并行控制,根据Nios Ⅱ处理器的Avalon总线规范,利用Verilog硬件描述语言,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的微型直流电机控制器IP核。该控制器采用了有限状态机的方法,分多模块实现硬件控制功能。针对微型直流电机特性,采用了比例-积分-微分(PID)算法、分段控制及启停监测等控制策略。最后利用软件Quartus Ⅱ及DE0开发板进行了仿真和实验验证,实验表明,该控制器具有响应速度快、定位精度高、可靠性高、体积小等特点,可以可靠地对各路微型直流电机进行独立控制,且控制性能良好,能够实现天线单元快速、准确的相位控制。

采用VHDL语言设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机控制器IP核，并在Quartus Ⅱ软件中进行了编译和仿真。该控制器采用了控制参数在线计算模块，使得阵列中每台步进电机都可以根据对应单元的相移量推算出各自的升降频曲线及脉冲发送时刻，从而保证阵列中各个电机的转动角度保持一定的关系，同时能有效地降低步进电机失步的风险。该控制器采用编码器反馈信息处理模块，对步进电机失步进行判断和校正。编译结果显示:通过合理设定数据位宽、重复利用乘法器、合理利用相邻脉冲发送间隔，控制器可以有效降低进行实时参数计算时的硬件资源使用量。测试结果表明，该控制器可以实现阵列天线波束连续跟踪。