CN112653515B - 基于串行lvds接口和双令牌环的tr单元组网方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网结构及组网方法，包括TR单元、近端令牌环模块、光模块A、光模块B、远端令牌环模块和信号处理设备，多个TR单元通过串行LVDS接口与近端令牌环模块电连接，所述近端令牌环模块和所述远端令牌环模块通过光模块A和光模块B连接，所述远端令牌环模块与所述信号处理设备电连接，所述光模块A和所述光模块B通过光纤连接。本发明通过设定近端令牌环模块和远端令牌环模块，将多个TR电源与近端令牌环模块连接后再与信号处理设备连接，有效的减少了光模块和光纤的数量，可大幅度降低布线难度和系统成本。

Description

基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法
技术领域
本发明涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法。
背景技术
在有源/无源相控阵雷达系统中，TR单元的数量越来越多。如图1所示，传统的组网方式多以光纤连接TR单元和信号处理设备，假设TR单元的数量为N，则需要N条光纤和2N个光模块，成本非常昂贵，并且连接复杂。在实际的雷达波束成型过程中，并不需要所有的TR单元都同时传输数据，因此本发明提出一种全新的TR单元组网方法，可以有效降低组网复杂度，节省系统成本。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法，所述方法运行于组网结构上，所述组网结构包括TR单元、近端令牌环模块、光模块A、光模块B、远端令牌环模块和信号处理设备，多个TR单元通过串行LVDS接口与近端令牌环模块电连接，所述近端令牌环模块和所述远端令牌环模块通过光模块A和光模块B连接，所述远端令牌环模块与所述信号处理设备电连接，所述光模块A和所述光模块B通过光纤连接。
具体地，所述TR单元的数量n个，所述近端令牌环模块、所述光模块A和所述光模块B的数量均为[n/M]个，M个所述TR单元与一个所述近端令牌环模块电连接，[n/M]个所述近端令牌环模块均与所述远端令牌环模块连接，M为可整除n的自然数。
优选地，所述光纤的最大传输带宽大于TR单元最大有效信号带宽的M倍，所述串行LVDS接口的带宽大于TR单元的数据吞吐带宽。
具体地，所述近端令牌环模块位于所述TR单元的处理器中，所述远端令牌环模块位于所述信号处理设备的处理器中。
具体地，所述串行LVDS接口包括发射部分和接收部分；
具体地，所述发射部分包括线路码编码模块和并串转换模块，所述接收部分包括位同步模块、串并转换模块、字边界寻找模块、线路编码解码模块、数字时钟管理模块和时钟检测模块；
所述工作方法包括接收信号方法和发射信号方法；
所述接收信号方法包括以下步骤：
S1、所述TR单元接收信源发出的雷达信号；
S2、所述位同步模块对采样窗口进行自适应寻找，保持数据采集的稳定性；
S3、所述字边界寻找模块对串行的数据流进行字边界寻找，并通过所述串并模块对采集的数据进行串行到并行的转换；
S4、通过所述线路解码模块对并行数据进行解码，恢复数据；
S5、通过所述近端令牌环模块仲裁上述数据，并将获取仲裁权的信号通过光纤发送到信号处理设备；
所述发射信号方法包括以下步骤：
S1、所述信号处理设备设定需要发送的信号；
S2、通过所述远端令牌环模块对待发射信号进行仲裁，并将获取仲裁权的信号发送至所述串行LVDS接口；
S3、所述线路码编码模块对待发射信号进行编码；
S4、所述并串转换模块对将编码后的数据由并行转至串行；
S5、通过TR单元对数据进行发射。
具体地，所述时钟检测模块用于检测信源的是否存在，所述时钟生产模块用于产生/接收其它模块的驱动时钟，并保持驱动时钟同步于信源发出的随路时钟。
本发明的有益效果在于：
本发明通过设定近端令牌环模块和远端令牌环模块，将多个TR单元与近端令牌环模块连接后再与信号处理设备连接，有效的减少了光模块和光纤的数量，可大幅度降低布线难度和系统成本。
附图说明
图1是本发明所述的传统TR组网方式；
图2是本发明所述的基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法；
图3是本发明所述串行LVDS接口的输入部分结构示意图；
图4是本发明所述串行LVDS接口的输出部分结构示意图；
图5是本发明所述的令牌环结构。
图6本发明的数据重排结构示意图
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种实施例，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他实施例，都属于本发明的保护范围。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合图2、图3、图4、图5和图6对本发明作进一步说明：
一种基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法，运行于组网结构上，组网结构包括TR单元、近端令牌环模块、光模块A、光模块B、远端令牌环模块和信号处理设备，多个TR单元通过串行LVDS接口与近端令牌环模块电连接，近端令牌环模块和远端令牌环模块通过光模块A和光模块B连接，远端令牌环模块与信号处理设备电连接，光模块A和光模块B通过光纤连接。
TR单元的数量为n个，近端令牌环模块、光模块A和光模块B的数量均为[n/M]个，M个TR单元与一个近端令牌环模块电连接，[n/M]个近端令牌环模块均与远端令牌环模块连接，光纤的最大传输带宽大于TR单元最大有效信号带宽的M倍，串行LVDS接口的带宽大于TR单元的数据吞吐带宽，M为可整除n的自然数。
近端令牌环模块位于TR单元的处理器中，远端令牌环模块位于信号处理设备的处理器中。令牌环模块直接借用TR单元和信号处理设备的处理器(FPGA芯片)，无需额外的硬件成本。
串行LVDS接口包括发射部分和接收部分；
发射部分包括线路码编码模块和并串转换模块，线路码编码模块用于使得线路的特性不受特定数据的影响；并串转换模块用于发送数据的并行到串行的转换，该模块的重点在于发送出的数据与时钟必须用同样的电路结构排出，这样能使得数据与时钟之间的偏斜被补偿。
接收部分包括位同步模块、串并转换模块、字边界寻找模块、线路编码解码模块、数字时钟管理模块和时钟检测模块；位同步模块用于采样窗口的自适应寻找，使得采集数据的时刻始终是数据最稳定的时刻；时钟检测模块用于检测信源的是否存在，使本设计具有可热插拔的特性。时钟生产模块用于产生/接收其它模块的驱动时钟，并保持驱动时钟同步于信源发出的随路时钟。
当雷达接收信号，如接收雷达回波、监测无线信号时，使用近端令牌环仲裁接收信号，可按照特定优先级/轮询两种仲裁模式，将获取仲裁权的信号通过光纤发送到信号处理设备，包括以下步骤：
S1、TR单元接收信源发出的雷达信号；
S2、位同步模块对采样窗口进行自适应寻找，保持数据采集的稳定性；
S3、字边界寻找模块对串行的数据流进行字边界寻找，并通过串并模块对采集的数据进行串行到并行的转换；
S4、通过线路解码模块对并行数据进行解码，恢复数据；
S5、通过近端令牌环模块仲裁上述数据，并将获取仲裁权的信号通过光纤发送到信号处理设备。
当发射雷达信号，如波束成型、测距测速时，使用远端令牌环仲裁发送信号，将获取仲裁权的信号通过光纤发送到TR单元。由于相控阵雷达通常情况下，并非全部TR单元都工作在同一个状态之下，因此数据延迟可以通过合理的划分仲裁组进行优化，不影响系统使用，包括以下步骤：
S1、信号处理设备设定需要发送的信号；
S2、通过远端令牌环模块对待发射信号进行仲裁，并将获取仲裁权的信号发送至串行LVDS接口；
S3、线路码编码模块对待发射信号进行编码；
S4、并串转换模块对将编码后的数据由并行转至串行；
S5、通过TR单元对数据进行发射。
采用改进的令牌环仲裁模式，仅需要一个处理器时钟周期便可以进行判断，减少了链路延迟。同时采用改进的令牌发放模式，在初始状态将仲裁权下发的某一关键路径，降低了启动带来的不稳定因素。仲裁优先级支持轮询和特定优先级等多种仲裁方式，可更为灵活的支持多种场景。令牌环仲裁流程如图4所示。
远端令牌环有数据重排列能力，在每个组内的M路雷达信号，都会送入到缓存区，通过多路重排列后输出到后级信号处理设备。采用n组缓存区域，通过可设置的水线进行控制，当M路雷达信号都到达约定的水线时，同时读出信号，以达到后级信号处理的同步要求，如图5所示。
在以上描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。
对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将使显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法，其特征在于：所述方法运行于组网结构上，所述组网结构包括TR单元、近端令牌环模块、光模块A、光模块B、远端令牌环模块和信号处理设备，多个TR单元通过串行LVDS接口与近端令牌环模块电连接，所述近端令牌环模块和所述远端令牌环模块通过光模块A和光模块B连接，所述远端令牌环模块与所述信号处理设备电连接，所述光模块A和所述光模块B通过光纤连接；
所述TR单元的数量n个，所述近端令牌环模块、所述光模块A和所述光模块B的数量均为n/M个，M个所述TR单元与一个所述近端令牌环模块电连接，n/M个所述近端令牌环模块均与所述远端令牌环模块连接，M为可整除n的自然数；
所述串行LVDS接口包括发射部分和接收部分；
所述发射部分包括线路码编码模块和并串转换模块，所述接收部分包括位同步模块、串并转换模块、字边界寻找模块、线路编码解码模块、数字时钟管理模块和时钟检测模块；
所述方法包括接收信号方法和发射信号方法；
所述接收信号方法包括以下步骤：
S1、所述TR单元接收信源发出的雷达信号；
S2、所述位同步模块对采样窗口进行自适应寻找，保持数据采集的稳定性；
S3、所述字边界寻找模块对串行的数据流进行字边界寻找，并通过所述串并模块对采集的数据进行串行到并行的转换；
S4、通过所述线路解码模块对并行数据进行解码，恢复数据；
S5、通过所述近端令牌环模块仲裁上述数据，并将获取仲裁权的信号通过光纤发送到信号处理设备；
所述发射信号方法包括以下步骤：
S1、所述信号处理设备设定需要发送的信号；
S2、通过所述远端令牌环模块对待发射信号进行仲裁，并将获取仲裁权的信号发送至所述串行LVDS接口；
S3、所述线路码编码模块对待发射信号进行编码；
S4、所述并串转换模块对将编码后的数据由并行转至串行；
S5、通过TR单元对数据进行发射。
2.根据权利要求1所述的基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法，其特征在于：所述光纤的最大传输带宽大于TR单元最大有效信号带宽的M倍，所述串行LVDS接口的带宽大于TR单元的数据吞吐带宽。
3.根据权利要求2所述的基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法，其特征在于：所述近端令牌环模块位于所述TR单元的处理器中，所述远端令牌环模块位于所述信号处理设备的处理器中。
4.根据权利要求1所述的基于串行LVDS接口和双令牌环的TR单元组网方法，其特征在于：所述时钟检测模块用于检测信源的是否存在，所述时钟生产模块用于产生/接收其它模块的驱动时钟，并保持驱动时钟同步于信源发出的随路时钟。
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