一種數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字波束形成器多路光纖數(shù)據(jù)同步方法。尤其涉及相控陣?yán)走_有源陣面的眾多T/R組件與數(shù)字波束形成器通過光纖互聯(lián)時，實現(xiàn)對多路光纖數(shù)據(jù)同步的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著相控陣?yán)走_的發(fā)展，尤其是相控陣有源面陣的發(fā)展，在天線陣面上的每個輻射單元后面均接有固態(tài)收發(fā)組件，而由于T/R組件數(shù)量眾多，與波束形成器之間采用光纖實現(xiàn)互聯(lián)。同樣由于T/R組件眾多，受限于FPGA內(nèi)部的Rocket1數(shù)量以及DSP資源，無法在單個FPGA芯片實現(xiàn)多個波束形成。需要多個基于FPGA的信號處理板之間相互協(xié)作共同完成數(shù)字波束形成。但是FPGA高速收發(fā)器Rocket1、光電模塊的光電轉(zhuǎn)換等一系列過程帶來的隨機延遲，會導(dǎo)致波束形成器收到的光纖數(shù)據(jù)失同步。失同步的數(shù)據(jù)在波束合成時，會導(dǎo)致鏡頻分量的出現(xiàn)，導(dǎo)致雷達的測向精度、探測威力等指標(biāo)下降。因此需要采用多路光纖數(shù)據(jù)同步技術(shù)實現(xiàn)對接收到T/R數(shù)據(jù)同步。
[0003]在現(xiàn)有解決光纖數(shù)據(jù)同步的技術(shù)主要有:1)對接收端和發(fā)射端的同步問題進行分析，但是沒有考慮光纖鏈路未能成功連接或者光纖斷開連接等情況下如何重新同步的問題；2)對于多路光纖數(shù)據(jù)同步進行分析也提出解決方法，也考慮光纖未能連接或者光纖斷開連接等情況下重新同步的問題；但是對光纖鏈路之間的延時不能大于數(shù)據(jù)包中傳輸一半原始數(shù)據(jù)的時間，否則就會出現(xiàn)假同步的現(xiàn)象。也正由于這一條件，限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。
[0004]現(xiàn)有解決光纖數(shù)據(jù)同步技術(shù)的問題主要有:1)對于同步問題進行分析，但是沒有考慮光纖鏈路未能成功連接或者光纖斷開連接等情況下如何重新同步的問題；2)對于多路光纖數(shù)據(jù)同步進行分析也提出解決方法，但是對光纖鏈路之間的延時不能大于數(shù)據(jù)包中傳輸一半原始數(shù)據(jù)的時間，否則就會出現(xiàn)假同步的現(xiàn)象。本技術(shù)利用定時計數(shù)器，比較器，延遲移位寄存器一系列組合方法，解決現(xiàn)有光纖數(shù)據(jù)同步技術(shù)中存在的問題，實現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是在相控陣?yán)走_有源陣面的眾多T/R組件與數(shù)字波束形成器通過光纖實現(xiàn)互聯(lián)的情況下，實現(xiàn)多路光纖數(shù)據(jù)同步，解決現(xiàn)有光纖數(shù)據(jù)同步技術(shù)中存在的問題。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:由于相控陣?yán)走_有源面陣T/R數(shù)量之多以及FPGA內(nèi)部的Rocket1數(shù)量限制，導(dǎo)致數(shù)字波束形成器需要多塊通用FPGA板相互協(xié)作實現(xiàn)數(shù)字波束形成。雷達系統(tǒng)的定時觸發(fā)脈沖經(jīng)過分配芯片分配傳輸至各個通用FPGA信號處理板。對于T/R的下行數(shù)據(jù)，通用FPGA信號處理板首先對數(shù)據(jù)包頭和包尾CRC校驗碼進行判斷。判斷該包數(shù)據(jù)是否有效，如果無效，則丟棄處理。在多路光纖數(shù)據(jù)同步時，首先在同步觸發(fā)脈沖上升沿將各路光纖的定時計數(shù)器清零，然后計數(shù)器開始計數(shù)，在各路光纖數(shù)據(jù)包頭到達時停止各路相應(yīng)計數(shù)器計數(shù)。利用比較器，比較各路光纖數(shù)據(jù)包頭到達的最晚時亥IJ，即計數(shù)器的最大值。利用移位寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲。延遲的值為計數(shù)器的最大值減去相應(yīng)該路計數(shù)器的值。利用此方法實現(xiàn)多路光纖數(shù)據(jù)的同步。
[0007]本發(fā)明數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法中，在接收T/R的下行數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA利用數(shù)據(jù)包頭及數(shù)據(jù)包尾CRC校驗碼，判斷數(shù)據(jù)包的有效性。在與之相連的T/R組件損壞或者光纖鏈路斷開的情況下，保證數(shù)字波束形成器所接收的無效數(shù)據(jù)會丟棄。這樣在有源面陣T/R有一定范圍內(nèi)損壞的情況下，保證整個相控陣?yán)走_系統(tǒng)可以工作，不至于因此造成雷達系統(tǒng)的癱瘓。
[0008]本發(fā)明數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法中，利用狀態(tài)機邏輯計算多路光纖數(shù)據(jù)的到達的時刻。通過移位寄存器實現(xiàn)各路光纖數(shù)據(jù)延遲，將各路光纖數(shù)據(jù)延遲到光纖數(shù)據(jù)中到達的最晚時刻，從而實現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)的同步。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:
[0010](I)有源面陣T/R與波束形成器之間鏈路斷開重新連接時，能夠自動實現(xiàn)重新同步多路光纖數(shù)據(jù)；
[0011](2)對于多路光纖鏈路之間的延時差沒有限制，通過移位寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲同步，簡單易實現(xiàn)。
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明多路光纖數(shù)據(jù)同步前的示意圖。
[0014]圖2本發(fā)明多路光纖數(shù)據(jù)的計數(shù)器狀態(tài)機。
[0015]圖3本發(fā)明多路光纖數(shù)據(jù)同步后的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法從以下幾個方面進行實施:
[0017]I)對于接收到T/R下行數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)包頭和包尾校驗碼，判斷數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)有效性。如果數(shù)據(jù)包無效，則丟棄該數(shù)據(jù)包；如果數(shù)據(jù)包有效，則將該數(shù)據(jù)包寫入到移位寄存器之中緩存；
[0018]2)在定時觸發(fā)脈沖的上升沿，將各個光纖鏈路的定時器清零；并且在系統(tǒng)時鐘下，各自相應(yīng)的定時器開始計數(shù)，如圖1所示；
[0019]3)鏈路定時器在該路光纖數(shù)據(jù)包頭到達前，一直處于計數(shù)狀態(tài)。直到數(shù)據(jù)包頭達到時，停止計數(shù)，并且保持該計數(shù)值。多路光纖鏈路的計數(shù)器的狀態(tài)機如圖2所示。
[0020]4)將多路光纖的相應(yīng)計數(shù)器的計數(shù)值送入比較器。通過比較器比較出計數(shù)器的最大計數(shù)值。計數(shù)出各路光纖數(shù)據(jù)需要延遲時鐘周期數(shù)。在圖1中，光纖鏈路I的光纖數(shù)據(jù)需要延遲4個時鐘周期數(shù)，光纖鏈路2的光纖數(shù)據(jù)需要延遲O個時鐘周期數(shù)，光纖鏈路η的光纖數(shù)據(jù)需要延遲2個時鐘周期數(shù)
[0021]5)將計算出的各路光纖數(shù)據(jù)需要延遲的時鐘周期數(shù)送入移位寄存器，實現(xiàn)多路光纖數(shù)據(jù)的相應(yīng)延遲，從而最終實現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)的同步。如圖3所示。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于:相控陣有源面陣T/R組件通過光纖與數(shù)字波束形成器連接時，F(xiàn)PGA信號處理板對光纖數(shù)據(jù)的包頭和包尾校驗碼進行驗證，判斷該數(shù)據(jù)包的有效性，若無效，該數(shù)據(jù)包則丟棄；反之，則將光纖數(shù)據(jù)包寫入移位寄存器中；通過移位寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲，實現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)的同步。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于:FPGA信號處理板利用相應(yīng)算法實現(xiàn)對光纖數(shù)據(jù)有效性的判斷，不會因T/R組件與波束形成器的光纖鏈路斷開，而影響數(shù)字波束的形成，從而影響相控陣?yán)走_系統(tǒng)的工作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于:多路光纖的定時計數(shù)器，在FPGA中利用狀態(tài)機實現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)包頭到達前的計數(shù)，由此計算出多路光纖數(shù)據(jù)需要延遲的時鐘周期數(shù)，在光纖鏈路斷開重新連接的情況下，定時計數(shù)器會自動重新定時計數(shù)，保證光纖數(shù)據(jù)自動重新同步。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法，其特征在于:利用FPGA中移位寄存器的資源，而移位寄存器數(shù)據(jù)延遲的延遲值為動態(tài)可調(diào)整的，延遲的值為多路光纖計數(shù)器的最大值減去相應(yīng)該路計數(shù)器的值，實現(xiàn)了光纖數(shù)據(jù)的延時，從而達到多路光纖的同步。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)同步方法。該方法主要應(yīng)用在相控陣?yán)走_有源陣面的眾多T/R組件與數(shù)字波束形成器通過光纖互聯(lián)時，實現(xiàn)對多路光纖數(shù)據(jù)的同步。其實現(xiàn)的過程是：通用FPGA信號處理板首先對數(shù)據(jù)包頭和包尾校驗碼進行判斷。判斷該包數(shù)據(jù)是否有效，若無效，則丟棄處理。在多路光纖數(shù)據(jù)同步時，首先在同步觸發(fā)脈沖上升沿將各路光纖的計數(shù)器清零，然后計數(shù)器開始計數(shù)，在各路光纖數(shù)據(jù)包頭到達時停止各路相應(yīng)計數(shù)器計數(shù)。利用比較器，比較出計數(shù)器的最大值。通過移位寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲。延遲的值為計數(shù)器的最大值減去相應(yīng)該路計數(shù)器的值。此方法實現(xiàn)了數(shù)字波束形成多路光纖數(shù)據(jù)的同步。
【IPC分類】G01S7/02
【公開號】CN104991229
【申請?zhí)枴緾N201510358894
【發(fā)明人】劉劍, 李偉, 周邦華, 吳衛(wèi)
【申請人】中國船舶重工集團公司第七二四研究所
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月25日