CN108134645A - 雷达信号同步系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达信号同步系统，包括主机设备及至少一个从机设备，主机设备将信号源滤波后，进行下变频为中频信号，再变换为零频信号，经数字化处理后，经主机光信号处理单元转换为光信号，由光纤传输到所述从机设备；而从机设备接收到光信号，执行相反的操作，并最终发送给发射系统向外发射，经过主机设备与从机设备的处理后，本发明可有效保证多台设备时延同步，节约建网成本，且通过光纤传输，可改善网点距离受限的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及雷达通讯技术领域，尤其是涉及一种雷达信号同步系统。
背景技术
目前，军事上侦查使用的雷达阵群，可通过雷达矩阵生成雷达波，主动搜寻目标，搜寻能力较强，但由于每个雷达站点之间距离有严格要求，要求雷达阵群之间密度足够大，同时需要信源同步设备，因此建网成本非常高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种雷达信号同步系统，使用光纤信号传输，可改善网点距离受限缺点，且有效保证多台设备时延同步，节约建网成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种雷达信号同步系统，包括：主机设备及至少一个从机设备，其中
所述主机设备内依次包括主机滤波单元、主机变频单元、主机中频处理模块及主机光信号处理单元；所述主机滤波单元将雷达波信号源输出的射频信号进行滤波，接入主机变频单元的输入端后，所述主机变频单元将滤波后的射频信号下变频为中频信号，并传输至所述主机中频处理模块，所述主机中频处理模块将中频信号变换为零频信号，并进行数字化处理，再经主机光信号处理单元转换为光信号，由光纤传输到所述从机设备；
所述从机设备内依次包括从机光信号处理单元、从机中频处理模块、从机变频单元及从机滤波单元；当所述从机设备接收到所述光信号后，所述从机光信号处理单元将光信号转换为数字信号，并传输至从机中频处理模块进行解帧，以恢复为中频信号，再经从机变频单元将其上变到射频信号，所述从机滤波单元将射频信号进行滤波，输出具有发射频率的射频信号，发送至发射系统中，并向外发射。
其中，所述主机中频处理模块包括A/D单元、D/A单元及基带数字处理单元；所述A/D单元将中频信号转换为数字信号后，由所述基带数字处理单元将数字信号进行数字下变频转换为零频信号，并按CPRI帧格式打包成串行数据，发送给光信号处理单元。
其中，将零频信号按CPRI帧格式打包成串行数据时，将基准时钟频率封装校验，并同步传输。
其中，所述从机中频处理模块包括A/D单元、D/A单元及基带数字处理单元；其中，从机光信号处理单元将光信号转换为数字信号后，由基带数字处理单元进行解帧，并自动与主机设备的基准时钟频率校正，使系统时钟频率同步后，由D/A单元将数字信号恢复为中频信号，再上变为射频信号，经从机滤波单元滤波后，输出具有发射频率的射频信号。
其中，所述中频信号的频率为76.8MHz。
其中，在主机设备中，中频信号经过主机A/D单元带通采样后，并达到现场可编程门阵列芯片可操作范围时，通过现场可编程门阵列芯片对采样后的中频信号进行数字下变频，并进行多级的低通滤波和信道带宽选择处理，以获取基带信号，然后按标准CPRI帧格式对数据进行组帧打包，并通过串并处理获得串行数据，最后经光信号处理单元发送到从机设备。
其中，从机设备通过光信号处理单元接收到所述串行数据，进行并串处理，由现场可编程门阵列进行CPRI解帧，获得基带信号，然后通过数字上变频和多级的低通滤波和信道带宽选择处理将各载波恢复到相应频点，接着进行载波数据叠加，最后通过从机D/A单元还原为中频信号，再通过数字上变频变换成射频信号。
其中，所述主机设备向至少一个从机设备发送的光信号中包括时间信息，所述时间信息包括主机系统时间、主机设备时间校验信息及至少一个从机设备的接收时间。
其中，所述从机设备接收到光信号后，根据所述主机系统时间校正从机系统时间，以使各从机设备与主机设备的系统时间一致；从机设备接收到主机设备时间较验信息后，向主机设备反馈相应的时间标志信息；主机设备接收到各从机设备的时间标志信息后，获得从主机设备发送到各从机设备的时延值，并获取其中的最大时延值，根据最大时延值，获得从主机设备发送给各从机设备信号的发送时间，主机设备根据各发送时间向各从机设备发送光信号。
本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明的主机设备将信号源滤波后，进行下变频为中频信号，再变换为零频信号，经数字化处理后，经主机光信号处理单元转换为光信号，由光纤传输到所述从机设备；而从机设备接收到光信号，执行相反的操作，并最终发送给发射系统向外发射，经过主机设备与从机设备的处理后，本发明可有效保证多台设备时延同步，节约建网成本，且通过光纤传输，可改善网点距离受限的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例中主机设备的原理结构框图；
图2为本发明实施例中从机设备的原理结构框图；
图3为本发明具体实施例中采用光纤信号传输的雷达信号同步系统的原理框图；
图4是本发明的时延计算原理框图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明的雷达信号同步系统其同步的原理如下：一是可以通过调整不同距离的站点的光纤长度进行站点分配，有利于改善传统单频网站点距离受限，站点密度大的特点；二是可通过本系统时延自动调整的功能，可以有效保证多台信号发射设备的时延同步；另外采用本光纤传输系统，只需在雷达机房配置一台信源同步设备，传统的发射系统就不用再配置信源同步设备，可大大的节约成本，具有很广阔的发展前景。
请参照图1~图3，本发明提供一种雷达信号同步系统，包括：主机设备1及至少一个从机设备2，其中
如图1所示，主机设备1内依次包括主机滤波单元11、主机变频单元12、主机中频处理模块13及主机光信号处理单元14；所述主机设备的中频处理模块13是由A/D单元3、D/A单元4及基带数字处理单元5组成；其中，雷达信号源输出的射频信号或其它外部输入的射频信号经过滤波单元11滤波后，直接接入变频单元12的输入端，由变频单元12将其频率下变频到中频信号（76.8MHz），然后经中频处理模块13中的A/D单元3变换为数字信号，再由中频处理模块13中的基带数字处理单元5将数字信号经DDC（数字下变频）变换到零频信号，然后将零频信号按CPRI（Common Protocol Radio Interface通用无线协议接口）帧格式打包成串行数据，再经光信号处理单元14转换成光信号由光纤传输到从机设备2。在帧格式的数据打包处理的同时，将基准时钟封装校验后，同步进行传输。
如图2所示，从机设备2内依次包括从机光信号处理单元21、从机中频处理模块22、从机变频单元23及从机滤波单元24；所述从机设备2的中频处理模块22是由A/D单元3、D/A单元4、基带数字处理单元5组成；其中，主机设备1输出信号通过光纤输入从机设备2的光信号处理单元21，其将光信号转换为数字信号，由中频处理模块22中的基带数字处理单元5进行解帧，并自动与主机设备1封装校验的基准时钟频率自动进行校正，使系统时钟频率同步。然后，由中频处理模块22中的D/A单元4将其恢复为中频信号，再经变频单元23上变频将其频率上变到射频信号，最后经滤波单元24对信号进行滤波，输出发射频率的射频信号。
在一个具体实施例中，如图3所示，主机设备与从机设备的中频处理模块的工作原理大致相同，只不过是一个相反的过程，例如主机设备将信息源先下变频到中频信号，再经过A/D单元的带通采样达到FPGA（Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）芯片可操作范围，通过FPGA芯片对A/D采样后的数字信号进行数字下变频并进行多级的低通滤波和信道带宽选择处理达到基带信号，然后按标准CPRI帧格式对数据进行组帧打包并通过Sedes(Serial Deserial串并)处理将串行数据经光信号处理单元发送到从机设备；
从机设备将光信号处理单元接收到的串行数据通过Sedes并串处理，并由FPGA对其进行CPRI解帧将各载波转为基带信号，然后通过数字上变频和多级的低通滤波和信道带宽选择处理将各载波恢复到相应频点，接着进行载波数据叠加，最后通过D/A将信号还原为中频信号，再通过数字上变频变换成射频信号；
其中，在该具体实施例中，雷达信号同步系统还包括时钟产生及分配模块，负责为A/D单元、D/A单元、FPGA芯片和Sedes（串并/并串处理）提供参考时钟，MCU负责对各功能单元进行数据配置和有效监控。
如图4所示，雷达信号同步系统包括主机设备和多个从机设备。为了保证从不同发射站点发出来的信号一致，需要保证主机设备发出去的信号源一致，到达不同的从机设备的时间一致，再由从机设备将信号发送给发射系统。
本发明所述的雷达信号同步系统由主机设备将信号源统一发送给不同的从机设备，同时发送的信号中包含时间信息。该时间信息中包含系统时间T，主机设备时间较验信息Tm及不同从机的信号接收时间T1、T2、T3...Tn。主机设备先将系统时间T及时间较验信息Tm发送给不同的从机设备，不同的从机设备接收到主机设备的时间T后对从机设备本身的系统时间进行较正，以保证所有主/从机设备系统的基准时间一致；从机设备接收到主机设备信号发送的时间较验信息Tm后反馈一个不同的时间标志信息给主机设备；主机设备接收到不同从机设备发回的时间标志信息后，计算出从主机设备发送到不同从机设备的时延T1、2、T3...Tn；取T1、2、T3...Tn中最大的时延值Tmax，然后计算出从主机设备发送给不同从机设备信号的发送时间Tm1、Tm2、Tm3...Tmn，其计算方式如下：
Tm1=Tm+（Tmax-T1）
Tm2=Tm+（Tmax-T2）
Tm3=Tm+（Tmax-T3）
Tmn=Tm+（Tmax-Tn）
其中：
Tm为主机设备时间较验信息；
Tmax为主机设备到不同从机设备的最大时延值；
T1、T2、T3...Tn为主机设备到不同从机设备的时延值；
Tm1、Tm2、Tm3...Tmn为主机设备发送给不同从机设备的信号发送时间。
主机设备根据最终计算出的各个信号发送时间，向各个从机设备发送信号，以实现各个从机设备向发射系统输出的光信号同步。
这样，通过保证信号源一致，系统时间一致，不同从机接收到主机信号的时间一致，从而保证所有的发射系统发出来的信号一致，以保证整个系统的信号同步。
应当理解的是，在计算系统时延时需要注意把设备本身的时间计算进去。
区别于现有技术，本发明的采用光纤信号传输的雷达信号同步系统具有以下有益效果：
a）支持一台主机设备对多台从机设备；
b）具备时延自动调整功能；
c) 系统具备主/从机通讯控制功能；
d）某级从机设备掉电不影响系统其他设备的正常工作（断电设备处于休眠状态）；
e）具备实时监控和报警功能。主机设备配有无线通信模块，可实现远程智能监控，可利用便携电脑进行本地或对远端参数设置与状态查询，主/从机设备单独可设。当检测各部件的工作状态发生异常情况时，给出报警指示，报警状态可以通过远程控制端口进行查询。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种雷达信号同步系统，其特征在于，包括：主机设备及至少一个从机设备，其中
所述主机设备内依次包括主机滤波单元、主机变频单元、主机中频处理模块及主机光信号处理单元；所述主机滤波单元将雷达波信号源输出的射频信号进行滤波，接入主机变频单元的输入端后，所述主机变频单元将滤波后的射频信号下变频为中频信号，并传输至所述主机中频处理模块，所述主机中频处理模块将中频信号变换为零频信号，并进行数字化处理，再经主机光信号处理单元转换为光信号，由光纤传输到所述从机设备；
所述从机设备内依次包括从机光信号处理单元、从机中频处理模块、从机变频单元及从机滤波单元；当所述从机设备接收到所述光信号后，所述从机光信号处理单元将光信号转换为数字信号，并传输至从机中频处理模块进行解帧，以恢复为中频信号，再经从机变频单元将其上变到射频信号，所述从机滤波单元将射频信号进行滤波，输出具有发射频率的射频信号，发送至发射系统中，并向外发射。
2.根据权利要求1所述的雷达信号同步系统，其特征在于，所述主机中频处理模块包括A/D单元、D/A单元及基带数字处理单元；所述A/D单元将中频信号转换为数字信号后，由所述基带数字处理单元将数字信号进行数字下变频转换为零频信号，并按CPRI帧格式打包成串行数据，发送给光信号处理单元。
3.根据权利要求2所述的雷达信号同步系统，其特征在于，将零频信号按CPRI帧格式打包成串行数据时，将基准时钟频率封装校验，并同步传输。
4.根据权利要求3所述的雷达信号同步系统，其特征在于，所述从机中频处理模块包括A/D单元、D/A单元及基带数字处理单元；其中，从机光信号处理单元将光信号转换为数字信号后，由基带数字处理单元进行解帧，并自动与主机设备的基准时钟频率校正，使系统时钟频率同步后，由D/A单元将数字信号恢复为中频信号，再上变为射频信号，经从机滤波单元滤波后，输出具有发射频率的射频信号。
5.根据权利要求1~4任一项所述的雷达信号同步系统，其特征在于，所述中频信号的频率为76.8MHz。
6.根据权利要求1所述的雷达信号同步系统，其特征在于，在主机设备中，中频信号经过主机A/D单元带通采样后，并达到现场可编程门阵列芯片可操作范围时，通过现场可编程门阵列芯片对采样后的中频信号进行数字下变频，并进行多级的低通滤波和信道带宽选择处理，以获取基带信号，然后按标准CPRI帧格式对数据进行组帧打包，并通过串并处理获得串行数据，最后经光信号处理单元发送到从机设备。
7.根据权利要求6所述的雷达信号同步系统，其特征在于，从机设备通过光信号处理单元接收到所述串行数据，进行并串处理，由现场可编程门阵列进行CPRI解帧，获得基带信号，然后通过数字上变频和多级的低通滤波和信道带宽选择处理将各载波恢复到相应频点，接着进行载波数据叠加，最后通过从机D/A单元还原为中频信号，再通过数字上变频变换成射频信号。
8.根据权利要求1所述的雷达信号同步系统，其特征在于，所述主机设备向至少一个从机设备发送的光信号中包括时间信息，所述时间信息包括主机系统时间、主机设备时间校验信息及至少一个从机设备的接收时间。
9.根据权利要求8所述的雷达信号同步系统，其特征在于，所述从机设备接收到光信号后，根据所述主机系统时间校正从机系统时间，以使各从机设备与主机设备的系统时间一致；从机设备接收到主机设备时间较验信息后，向主机设备反馈相应的时间标志信息；主机设备接收到各从机设备的时间标志信息后，获得从主机设备发送到各从机设备的时延值，并获取其中的最大时延值，根据最大时延值，获得从主机设备发送给各从机设备信号的发送时间，主机设备根据各发送时间向各从机设备发送光信号。
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