[发明专利]一种基于VPX平台的雷达信号波分复用模块设计方法

说明书

技术领域

本方法利用波分复用技术，根据在研的雷达旋转部件数据传输链路的可靠性需求，设计一种基于VPX平台架构的波分复用模块，该模块具有设备小型化、轻型化、通用化、集成度高的特点，可以减少雷达天线综合控制分系统和信息处理分系统的体积，有助于提高雷达旋转部件数据传输链路的稳定性，具有相当的应用价值。

背景技术

由于现代数字阵列雷达光纤数据的传输量不断增大，单路光纤往往不能满足实际的数据传输要求，多路光纤的应用对雷达旋转部件数据传输链路提出了更高的要求，多路光滑环的应用解决了多路光纤数据的传输问题，但是多路光滑环的设计复杂度和成本远高于单路光滑环，而且存在可靠性低、维修难度较大的缺陷。

目前2.5Gbit/s的光波分复用技术已经成熟，采用波分复用技术后，可以在一根光纤上达到数百Gbit/s的传输速率，从而满足数字阵列雷达越来越大的数据容量传输要求。但是，目前的波分复用系统往往存在体积大、重量大的缺陷，不符合现代雷达集成度高、轻型化、小型化的设计理念。本方法基于VPX平台架构开发，实现了波分复用系统的通用化设计，同时具备体积小、质量轻的优势，在满足雷达系统应用需求的基础上，可以有效提高雷达旋转部件数据传输链路的可靠性。

发明内容

本方法利用波分复用技术，在基于VPX平台的综合接口板卡上设计硬件电路，实现了现代雷达中波分复用技术的小型化应用。本发明采用的技术方案为：定制符合VPX通用信息处理平台结构尺寸要求的波分复用器件；在符合VPX平台标准尺寸的接口板卡上设计了输入输出匹配电路、串扰屏蔽模块、电光转换电路、光电转换电路，板卡不仅可以满足在研雷达的数据传输要求，而且带有光纤故检功能；设计L形结构件，用于波分复用器的安装和固定。

首先，接收相控阵雷达产生的多路数字信号，经过电光转换电路输出多路粗波分单模光信号，经过屏蔽模块抑制电磁干扰以及通道间的串扰，增加不同波段光纤通道的隔离度；再经合波器形成单路粗波分复用光信号，经过光滑环进入信息处理机箱，通过分波器首先将单路复用光信号转换为多路不同波长的单模光信号；然后经过中继、放大电路提高光功率，在经光电转换电路输出多路CML电平信号，设计输出阻抗匹配电路以提高传输的可靠性；最后通过VPX标准背板将多路电信号送给FPGA的高速串行端口。基于VPX平台的雷达信号波分复用模块设计方法，其特征在于所述基于VPX平台的雷达信号波分复用模块包括数字正交模块、电光转换模块、合波器、单路光滑环、分波器、光电转换模块、信号处理模块，其中各部分的连接是双相同时互联。

本发明以波分复用技术为理论基础，使用单路光滑环替代多路光滑环，即可满足雷达系统所需的数据传输容量，减少了雷达旋转部件的体积和重量，提高了旋转部件数据传输链路的可靠性；本发明与现有技术相比，其显著优点为：将光信号的复用、解复用、电光转换电路及光电转换电路集成在VPX标准插箱中，实现了波分复用模块的设计的轻型化、小型化，提高了雷达系统的集成度。

整个波分复用系统的数据传输流程如图1所示，雷达天线接收目标回波形成模拟阵列信号进入综合控制VPX插箱，由数字正交模块(综合控制板)将模拟阵列信号转换为数字正交基带信号，再经电光转换电路(接口板1)和合波器(接口板2)输出一路复用光信号，途经单路光滑环将复用光信号传送到信号处理VPX插箱中，复用光信号经分波器(接口板1)输出多路光信号，再经过光电转换电路(接口板2)将光信号转为电信号送入信号处理模块(FPGA处理板)进行后续处理工作。

附图说明

图1为波分复用系统的数据传输链路示意图。

具体实施方式

基于VPX平台的雷达信号波分复用模块设计结构如图1所示。其中主要包括：数字正交模块、电光转换模块、合波器、单路光滑环、分波器、光电转换模块、信号处理模块。设计方法步骤如下：

1、根据雷达系统总体要求传输的数据量和速率，数据传输链路、接口规划，确定波分复用模块的通道个数和传输方向，完成波分复用器和CWDM光模块的选型、订制工作。

2、设计输入匹配电路，提高雷达阵列数字信号经电光转换电路输出光信号的光功率。

3、设计电磁屏蔽电路，能有效抑制光模块的电磁干扰以及多路粗波分光信号不同通道之间的串扰，提高不同波段光纤的通道隔离度，确保合波器输出的复用光信号稳定可靠。

4、设计光纤故检电路，实时监测各个光纤通道的工作状态，及时显示故检信息。