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_(dá)有源陣面的眾多T/R組件與數(shù)字波束形成器通過(guò)光纖互聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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_(dá)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(gè)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(shí)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(wú)法在單個(gè)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)多個(gè)波束形成。需要多個(gè)基于FPGA的信號(hào)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(guò)程帶來(lái)的隨機(jī)延遲，會(huì)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(shí)，會(huì)導(dǎo)致鏡頻分量的出現(xiàn)，導(dǎo)致雷達(dá)的測(cè)向精度、探測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)接收端和發(fā)射端的同步問(wèn)題進(jìn)行分析，但是沒(méi)有考慮光纖鏈路未能成功連接或者光纖斷開(kāi)連接等情況下如何重新同步的問(wèn)題；2)對(duì)于多路光纖數(shù)據(jù)同步進(jìn)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(kāi)連接等情況下重新同步的問(wèn)題；但是對(duì)光纖鏈路之間的延時(shí)不能大于數(shù)據(jù)包中傳輸一半原始數(shù)據(jù)的時(shí)間，否則就會(huì)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(wèn)題主要有:1)對(duì)于同步問(wèn)題進(jìn)行分析，但是沒(méi)有考慮光纖鏈路未能成功連接或者光纖斷開(kāi)連接等情況下如何重新同步的問(wèn)題；2)對(duì)于多路光纖數(shù)據(jù)同步進(jìn)行分析也提出解決方法，但是對(duì)光纖鏈路之間的延時(shí)不能大于數(shù)據(jù)包中傳輸一半原始數(shù)據(jù)的時(shí)間，否則就會(huì)出現(xiàn)假同步的現(xiàn)象。本技術(shù)利用定時(shí)計(jì)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(wèn)題，實(shí)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_(dá)有源陣面的眾多T/R組件與數(shù)字波束形成器通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的情況下，實(shí)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(wèn)題。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:由于相控陣?yán)走_(dá)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(shí)現(xiàn)數(shù)字波束形成。雷達(dá)系統(tǒng)的定時(shí)觸發(fā)脈沖經(jīng)過(guò)分配芯片分配傳輸至各個(gè)通用FPGA信號(hào)處理板。對(duì)于T/R的下行數(shù)據(jù)，通用FPGA信號(hào)處理板首先對(duì)數(shù)據(jù)包頭和包尾CRC校驗(yàn)碼進(jìn)行判斷。判斷該包數(shù)據(jù)是否有效，如果無(wú)效，則丟棄處理。在多路光纖數(shù)據(jù)同步時(shí)，首先在同步觸發(fā)脈沖上升沿將各路光纖的定時(shí)計(jì)數(shù)器清零，然后計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，在各路光纖數(shù)據(jù)包頭到達(dá)時(shí)停止各路相應(yīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。利用比較器，比較各路光纖數(shù)據(jù)包頭到達(dá)的最晚時(shí)亥IJ，即計(jì)數(shù)器的最大值。利用移位寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲。延遲的值為計(jì)數(shù)器的最大值減去相應(yīng)該路計(jì)數(shù)器的值。利用此方法實(shí)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(yàn)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(kāi)的情況下，保證數(shù)字波束形成器所接收的無(wú)效數(shù)據(jù)會(huì)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(gè)相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)可以工作，不至于因此造成雷達(dá)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(jī)邏輯計(jì)算多路光纖數(shù)據(jù)的到達(dá)的時(shí)刻。通過(guò)移位寄存器實(shí)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(dá)的最晚時(shí)刻，從而實(shí)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(diǎn)為:
[0010](I)有源面陣T/R與波束形成器之間鏈路斷開(kāi)重新連接時(shí)，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)重新同步多路光纖數(shù)據(jù)；
[0011](2)對(duì)于多路光纖鏈路之間的延時(shí)差沒(méi)有限制，通過(guò)移位寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲同步，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)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(jì)數(shù)器狀態(tài)機(jī)。
[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(shí)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(gè)方面進(jìn)行實(shí)施:
[0017]I)對(duì)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(yàn)碼，判斷數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)有效性。如果數(shù)據(jù)包無(wú)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(shí)觸發(fā)脈沖的上升沿，將各個(gè)光纖鏈路的定時(shí)器清零；并且在系統(tǒng)時(shí)鐘下，各自相應(yīng)的定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，如圖1所示；
[0019]3)鏈路定時(shí)器在該路光纖數(shù)據(jù)包頭到達(dá)前，一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。直到數(shù)據(jù)包頭達(dá)到時(shí)，停止計(jì)數(shù)，并且保持該計(jì)數(shù)值。多路光纖鏈路的計(jì)數(shù)器的狀態(tài)機(jī)如圖2所示。
[0020]4)將多路光纖的相應(yīng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值送入比較器。通過(guò)比較器比較出計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值。計(jì)數(shù)出各路光纖數(shù)據(jù)需要延遲時(shí)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(gè)時(shí)鐘周期數(shù)，光纖鏈路2的光纖數(shù)據(jù)需要延遲O個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)，光纖鏈路η的光纖數(shù)據(jù)需要延遲2個(gè)時(shí)鐘周期數(shù)
[0021]5)將計(jì)算出的各路光纖數(shù)據(jù)需要延遲的時(shí)鐘周期數(shù)送入移位寄存器，實(shí)現(xiàn)多路光纖數(shù)據(jù)的相應(yīng)延遲，從而最終實(shí)現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)的同步。如圖3所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(guò)光纖與數(shù)字波束形成器連接時(shí)，F(xiàn)PGA信號(hào)處理板對(duì)光纖數(shù)據(jù)的包頭和包尾校驗(yàn)碼進(jìn)行驗(yàn)證，判斷該數(shù)據(jù)包的有效性，若無(wú)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(guò)移位寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲，實(shí)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(hào)處理板利用相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖數(shù)據(jù)有效性的判斷，不會(huì)因T/R組件與波束形成器的光纖鏈路斷開(kāi)，而影響數(shù)字波束的形成，從而影響相控陣?yán)走_(dá)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(shí)計(jì)數(shù)器，在FPGA中利用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)光纖數(shù)據(jù)包頭到達(dá)前的計(jì)數(shù)，由此計(jì)算出多路光纖數(shù)據(jù)需要延遲的時(shí)鐘周期數(shù)，在光纖鏈路斷開(kāi)重新連接的情況下，定時(shí)計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)重新定時(shí)計(jì)數(shù)，保證光纖數(shù)據(jù)自動(dòng)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(dòng)態(tài)可調(diào)整的，延遲的值為多路光纖計(jì)數(shù)器的最大值減去相應(yīng)該路計(jì)數(shù)器的值，實(shí)現(xiàn)了光纖數(shù)據(jù)的延時(shí)，從而達(dá)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_(dá)有源陣面的眾多T/R組件與數(shù)字波束形成器通過(guò)光纖互聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路光纖數(shù)據(jù)的同步。其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是：通用FPGA信號(hào)處理板首先對(duì)數(shù)據(jù)包頭和包尾校驗(yàn)碼進(jìn)行判斷。判斷該包數(shù)據(jù)是否有效，若無(wú)效，則丟棄處理。在多路光纖數(shù)據(jù)同步時(shí)，首先在同步觸發(fā)脈沖上升沿將各路光纖的計(jì)數(shù)器清零，然后計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，在各路光纖數(shù)據(jù)包頭到達(dá)時(shí)停止各路相應(yīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。利用比較器，比較出計(jì)數(shù)器的最大值。通過(guò)移位寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的延遲。延遲的值為計(jì)數(shù)器的最大值減去相應(yīng)該路計(jì)數(shù)器的值。此方法實(shí)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(kāi)號(hào)】CN104991229
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510358894
【發(fā)明人】劉劍, 李偉, 周邦華, 吳衛(wèi)
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日