CN104991229B - 一种数字波束形成多路光纤数据同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数字波束形成多路光纤数据同步方法。该方法主要应用在相控阵雷达有源阵面的众多T/R组件与数字波束形成器通过光纤互联时，实现对多路光纤数据的同步。其实现的过程是：通用FPGA信号处理板首先对数据包头和包尾校验码进行判断。判断该包数据是否有效，若无效，则丢弃处理。在多路光纤数据同步时，首先在同步触发脉冲上升沿将各路光纤的计数器清零，然后计数器开始计数，在各路光纤数据包头到达时停止各路相应计数器计数。利用比较器，比较出计数器的最大值。通过移位寄存器实现数据的延迟。延迟的值为计数器的最大值减去相应该路计数器的值。此方法实现了数字波束形成多路光纤数据的同步。

Description

一种数字波束形成多路光纤数据同步方法
技术领域
本发明涉及一种数字波束形成器多路光纤数据同步方法。尤其涉及相控阵雷达有源阵面的众多T/R组件与数字波束形成器通过光纤互联时，实现对多路光纤数据同步的技术。
背景技术
随着相控阵雷达的发展，尤其是相控阵有源面阵的发展，在天线阵面上的每个辐射单元后面均接有固态收发组件，而由于T/R组件数量众多，与波束形成器之间采用光纤实现互联。同样由于T/R组件众多，受限于FPGA内部的RocketIO数量以及DSP资源，无法在单个FPGA芯片实现多个波束形成。需要多个基于FPGA的信号处理板之间相互协作共同完成数字波束形成。但是FPGA高速收发器RocketIO、光电模块的光电转换等一系列过程带来的随机延迟，会导致波束形成器收到的光纤数据失同步。失同步的数据在波束合成时，会导致镜频分量的出现，导致雷达的测向精度、探测威力等指标下降。因此需要采用多路光纤数据同步技术实现对接收到T/R数据同步。
在现有解决光纤数据同步的技术主要有：1)对接收端和发射端的同步问题进行分析，但是没有考虑光纤链路未能成功连接或者光纤断开连接等情况下如何重新同步的问题；2)对于多路光纤数据同步进行分析也提出解决方法，也考虑光纤未能连接或者光纤断开连接等情况下重新同步的问题；但是对光纤链路之间的延时不能大于数据包中传输一半原始数据的时间，否则就会出现假同步的现象。也正由于这一条件，限制了该技术的应用范围。
现有解决光纤数据同步技术的问题主要有：1)对于同步问题进行分析，但是没有考虑光纤链路未能成功连接或者光纤断开连接等情况下如何重新同步的问题；2)对于多路光纤数据同步进行分析也提出解决方法，但是对光纤链路之间的延时不能大于数据包中传输一半原始数据的时间，否则就会出现假同步的现象。本技术利用定时计数器，比较器，延迟移位寄存器一系列组合方法，解决现有光纤数据同步技术中存在的问题，实现光纤数据同步。
发明内容
本发明目的是在相控阵雷达有源阵面的众多T/R组件与数字波束形成器通过光纤实现互联的情况下，实现多路光纤数据同步，解决现有光纤数据同步技术中存在的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：由于相控阵雷达有源面阵T/R数量之多以及FPGA内部的RocketIO数量限制，导致数字波束形成器需要多块通用FPGA板相互协作实现数字波束形成。雷达系统的定时触发脉冲经过分配芯片分配传输至各个通用FPGA信号处理板。对于T/R的下行数据，通用FPGA信号处理板首先对数据包头和包尾CRC校验码进行判断。判断该包数据是否有效，如果无效，则丢弃处理。在多路光纤数据同步时，首先在同步触发脉冲上升沿将各路光纤的定时计数器清零，然后计数器开始计数，在各路光纤数据包头到达时停止各路相应计数器计数。利用比较器，比较各路光纤数据包头到达的最晚时刻，即计数器的最大值。利用移位寄存器实现数据的延迟。延迟的值为计数器的最大值减去相应该路计数器的值。利用此方法实现多路光纤数据的同步。
本发明数字波束形成多路光纤数据同步方法中，在接收T/R的下行数据，FPGA利用数据包头及数据包尾CRC校验码，判断数据包的有效性。在与之相连的T/R组件损坏或者光纤链路断开的情况下，保证数字波束形成器所接收的无效数据会丢弃。这样在有源面阵T/R有一定范围内损坏的情况下，保证整个相控阵雷达系统可以工作，不至于因此造成雷达系统的瘫痪。
本发明数字波束形成多路光纤数据同步方法中，利用状态机逻辑计算多路光纤数据的到达的时刻。通过移位寄存器实现各路光纤数据延迟，将各路光纤数据延迟到光纤数据中到达的最晚时刻，从而实现光纤数据的同步。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)有源面阵T/R与波束形成器之间链路断开重新连接时，能够自动实现重新同步多路光纤数据；
(2)对于多路光纤链路之间的延时差没有限制，通过移位寄存器实现数据的延迟同步，简单易实现。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1本发明多路光纤数据同步前的示意图。
图2本发明多路光纤数据的计数器状态机。
图3本发明多路光纤数据同步后的示意图。
具体实施方式
本发明数字波束形成多路光纤数据同步方法从以下几个方面进行实施：
1)对于接收到T/R下行数据，利用数据包头和包尾校验码，判断数据包的数据有效性。如果数据包无效，则丢弃该数据包；如果数据包有效，则将该数据包写入到移位寄存器之中缓存；
2)在定时触发脉冲的上升沿，将各个光纤链路的定时器清零；并且在系统时钟下，各自相应的定时器开始计数，如图1所示；
3)链路定时器在该路光纤数据包头到达前，一直处于计数状态。直到数据包头达到时，停止计数，并且保持该计数值。多路光纤链路的计数器的状态机如图2所示。
4)将多路光纤的相应计数器的计数值送入比较器。通过比较器比较出计数器的最大计数值。计数出各路光纤数据需要延迟时钟周期数。在图1中，光纤链路1的光纤数据需要延迟4个时钟周期数，光纤链路2的光纤数据需要延迟0个时钟周期数，光纤链路n的光纤数据需要延迟2个时钟周期数
5)将计算出的各路光纤数据需要延迟的时钟周期数送入移位寄存器，实现多路光纤数据的相应延迟，从而最终实现光纤数据的同步。如图3所示。

Claims (3)

1.一种数字波束形成多路光纤数据同步方法，其特征在于：相控阵有源面阵T/R组件通过光纤与数字波束形成器连接时，FPGA信号处理板对光纤数据的包头和包尾校验码进行验证，判断该数据包的有效性，若无效，该数据包则丢弃；反之，则将光纤数据包写入移位寄存器中；多路光纤的定时计数器，在FPGA中利用状态机实现光纤数据包头到达前的计数，由此计算出多路光纤数据需要延迟的时钟周期数，在光纤链路断开重新连接的情况下，定时计数器会自动重新定时计数，保证光纤数据自动重新同步；利用状态机实现对定时计数器的控制：首先在周期同步触发脉冲上升沿将各路光纤的定时计数器清零，然后计数器开始计数，在各路光纤数据包头到达时停止各路相应计数器计数，并让计数器保持该数值；多路光纤计数器的最大值减去相应该路计数器的值为寄存器延迟的值。
2.根据权利要求1所述的数字波束形成多路光纤数据同步方法，其特征在于：FPGA信号处理板利用相应算法实现对光纤数据有效性的判断，不会因T/R组件与波束形成器的光纤链路断开，而影响数字波束的形成，从而影响相控阵雷达系统的工作。
3.根据权利要求1所述的数字波束形成多路光纤数据同步方法，其特征在于：利用FPGA中移位寄存器的资源，而移位寄存器数据延迟的延迟值为动态可调整的，延迟的值为多路光纤计数器的最大值减去相应该路计数器的值，实现了光纤数据的延时，从而达到多路光纤的同步。
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