CN112181048A - 一种大阵列设备间时序对齐系统及对齐方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大阵列设备间时序对齐系统及对齐方法，包括频率源时序产生模块，频率源时序产生模块和主控设备连接，主控设备连接有从设备，从设备和时钟/时序等相等长功分放大分配网络相连接，主控设备和从设备之间的通讯连接可以是电信号接口，也可以是光信号接口。本发明大规模数字相控阵雷达发射波束合成时各个发射单元时序的确定性，解决了传统的级联方案稳定性差、容错性差、延续差问题，通过增加一路低速时钟及分配网络解决了所有设备时序对齐问题，具有稳定性高、容错性高、不受阵面规模大小影响、延续性好的特点，对类似的多设备同步问题都适用，是个通用解决方案。

Description

一种大阵列设备间时序对齐系统及对齐方法

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体的是一种大阵列设备间时序对齐系统及对齐方法。

背景技术

数字相控阵雷达具有波束电扫能力，灵活快速，可实现多目标截获、跟踪、具备自适应能力。现有数字雷达阵列的规模越来越大，其波束调度的灵活性也越来越来大。

对于数字阵列雷达，由于阵列单元数多，发射波束合成时要求每个发射单元之间有确定的时序关系，这样在控制每个单元发射的初相时才能完成波束在空间的合成，进而完成波束的电扫描，为了维持这个确定的时序关系，通常采用触发电信号级联的方法，通过分布式采样钟变化沿取样级联电触发信号，此方法容错性不高，如果中间某个单元故障或者级联链路出现中断，就无法保证后续链路对应模块的时序相对关系，随着阵面规模的增大，容错性无法满足要求；另外随着装备对信号带宽要求的不断增加，发射采样钟和接收采样钟的频率越来越高，采样钟取样电触发信号建立保持时间越来越难以满足，对级联的电缆的传输延迟误差和装备要求非常高，系统稳定性较差，因此这种级联方法可靠性越来越难满足系统要求。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种大阵列设备间时序对齐系统及对齐方法，大规模数字相控阵雷达发射波束合成时各个发射单元时序的确定性，解决了传统的级联方案稳定性差、容错性差、延续差问题，通过增加一路低速时钟及分配网络解决了所有设备时序对齐问题，具有稳定性高、容错性高、不受阵面规模大小影响、延续性好的特点，对类似的多设备同步问题都适用，是个通用解决方案。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种大阵列设备间时序对齐系统，包括频率源时序产生模块，频率源时序产生模块和主控设备连接，主控设备连接有从设备，从设备和时钟/时序等相等长功分放大分配网络相连接。

所述频率源时序产生模块产生低速基准时钟、高速采样钟，低速基准时钟送给所有设备，高速采样钟为雷达发射单元波形采样钟和接收采样钟，与低速基准时钟严格相参。

进一步地，所述主控设备和从设备之间的通讯连接为电信号接口或者光信号接口。

进一步地，所述低速基准时钟和高速采样钟都在频率源源头产生。

进一步地，所述低速基准时钟产生时序信号，时序信号为系统工作时的同步触发信号。

进一步地，所述主控设备为系统主控设备，从设备为受控设备。

一种大阵列设备间时序对齐方法，所述对齐方法包括以下步骤：

第一步、使用频率源时序产生模块生成低速基准时钟；

第二步、使用频率源时序产生模块生成高速采样钟，与第一步生成的低速基准时钟严格相参；

第三步、使用低速基准时钟产生系统的工作时序信号；

第四步、上述低速基准时钟和时序信号，通过分配网络送给所有设备，送给所有设备保持等相、等长、等功率，需要使用功分、放大、滤波、等长的电缆来完成；

第五步、所有设备使用本设备当前的低速时钟同步时序信号；

第六步、其他采用钟域内的逻辑同步信号，使用第五步低速时钟同步后的时序信号，达到所有设备时序对齐的要求。

本发明的有益效果：

本发明大规模数字相控阵雷达发射波束合成时各个发射单元时序的确定性，解决了传统的级联方案稳定性差、容错性差、延续差问题，通过增加一路低速时钟及分配网络解决了所有设备时序对齐问题，具有稳定性高、容错性高、不受阵面规模大小影响、延续性好的特点，对类似的多设备同步问题都适用，是个通用解决方案。

本发明提出一种架构简单、稳定可靠、容错性高、普适性高的解决方法。该方法不需要复杂的级联关系，对时钟/时序分配网络的误差要求较低，且时钟/时序分配网络的等相等长要求不随着采样时钟频率的增高而变化，系统部分设备损坏亦不影响其他部分的时序对齐，且随系统规模增加，利用该方法实现系统时序对齐的复杂度亦不会增加。该方法灵活性高，整机时序对齐可靠，可以大量的节省调试装配成本，系统硬件成本亦较低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明雷达阵面数字单元的连接方式示意图；

图3是本发明雷达阵面结构示意图；

图4是本发明系统时序对齐的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种大阵列设备间时序对齐系统，如图1所示，包括频率源时序产生模块，频率源时序产生模块和主控设备连接，主控设备连接有从设备，从设备和时钟/时序等相等长功分放大分配网络相连接，主控设备和从设备之间的通讯连接可以是电信号接口，也可以是光信号接口。

频率源时序产生模块产生低速基准时钟、高速采样钟等系统其它时钟，低速基准时钟送给所有设备，用于取样时序触发信号，高速采样钟为雷达发射单元波形采样钟和接收采样钟，与低速基准时钟严格相参，低速基准时钟和高速采样钟都在频率源源头产生。其中，低速基准时钟产生时序信号，时序信号为系统工作时的同步触发信号。

主控设备为系统主控设备，如信号处理分机，从设备为受控设备，如阵面发射单元。

时钟/时序等相等长功分放大分配网络：低速基准时钟放大功分、等相、等长分配给系统所有主从设备，必要时可以将其他采样钟也一起分配。

系统上电启动后，首先频率源时序产生模块产生低速基准时钟和其他相参的高速采样钟，同时产生时序信号，将低速基站时钟和时序信号分配送到所有设备中，分配接口可以为自定义高速GTX接口。

低速基准时钟和时序信号必须经过等相、等长、功分放大后分配到系统的所有设备。各个设备使用时序信号时，必须使用当前的低速基准时钟线处理时序信号，再由其他采用时钟去使用同步后的触发信号。

一种大阵列设备间时序对齐方法，如图2、3和4包括以下步骤：

第一步、使用频率源时序产生模块生成低速基准时钟；

第二步、使用频率源时序产生模块生成高速采样钟，与第一步生成的低速基准时钟严格相参；

第三步、使用低速基准时钟产生系统的工作时序信号；

第四步、上述低速基准时钟和时序信号，通过分配网络送给所有设备，送给所有设备保持等相、等长、等功率，需要使用功分、放大、滤波、等长的电缆来完成；

第五步、所有设备使用本设备当前的低速时钟同步时序信号；

第六步、其他采用钟域内的逻辑同步信号，使用第五步低速时钟同步后的时序信号，由于其他时钟与低速时钟是相参的，因此可以保证所有设备之间的时序确定关系，达到所有设备时序对齐的要求。

本发明利用数字相控阵雷达的频率源和时钟/时序放大分配网络，频率源在之前的基础上，产生一个低速基准时钟或者直接将系统工作的时钟降低为一个较低的频率，同时将系统的时序用这个低速时钟产生。在通过时钟/时序分配网络将时钟和时序等相等长送到所有设备，用低速时钟去取样时序信号，由于时钟频率较低，建立保持时间能很好的满足，稳定较高，且对等相等长分配网络的要求不高，理论上只要误差不超过一个低速时钟周期即可。

由于信号没有级联，即使部分设备损坏，也不影响系统其它部分时序的确定关系，系统的容错性高。由于没有级联关系，系统设备间时序的确定关系，与阵面的规模大小无关，只与时钟/时序分配网络相关，满足未来系统规模越来越大的要求；由于低速时钟与采样钟在频率源模块产生之初就严格相参，所有设备又是用低速时钟去取时序信号，在时钟/时序分配网络满足等相、等长条件下，所有设备取到的时序触发信号之间的关系都是确定的，所有设备内部其他采样钟去使低速时钟同步后的时序信号能够保证不同时钟域时序关系的确定性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种大阵列设备间时序对齐系统，其特征在于，包括频率源时序产生模块，频率源时序产生模块和主控设备连接，主控设备连接有从设备，从设备和时钟/时序等相等长功分放大分配网络相连接；

所述频率源时序产生模块产生低速基准时钟、高速采样钟，低速基准时钟送给所有设备，高速采样钟为雷达发射单元波形采样钟和接收采样钟，与低速基准时钟严格相参。

2.根据权利要求1所述的一种大阵列设备间时序对齐系统，其特征在于，所述主控设备和从设备之间的通讯连接为电信号接口或者光信号接口。

3.根据权利要求1所述的一种大阵列设备间时序对齐系统，其特征在于，所述低速基准时钟和高速采样钟都在频率源源头产生。

4.根据权利要求1所述的一种大阵列设备间时序对齐系统，其特征在于，所述低速基准时钟产生时序信号，时序信号为系统工作时的同步触发信号。

5.根据权利要求1所述的一种大阵列设备间时序对齐系统，其特征在于，所述主控设备为系统主控设备，从设备为受控设备。

6.一种大阵列设备间时序对齐方法，包括如权利要求1-5任一项所述的大阵列设备间时序对齐系统，其特征在于，所述对齐方法包括以下步骤：

第一步、使用频率源时序产生模块生成低速基准时钟；

第二步、使用频率源时序产生模块生成高速采样钟，与第一步生成的低速基准时钟严格相参；

第三步、使用低速基准时钟产生系统的工作时序信号；

第四步、上述低速基准时钟和时序信号，通过分配网络送给所有设备，送给所有设备保持等相、等长、等功率，需要使用功分、放大、滤波、等长的电缆来完成；

第五步、所有设备使用本设备当前的低速时钟同步时序信号；

第六步、其他采用钟域内的逻辑同步信号，使用第五步低速时钟同步后的时序信号，达到所有设备时序对齐的要求。

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