[发明专利]全数字相控阵系统指令同步分发控制装置

说明书

本发明提出的一种全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，旨在提供一种功能实现简单可靠，具有通用性的指令同步分发控制装置。本发明通过下述技术方案予以实现：参考时钟和同步时钟产生模块采用基于外部参考时钟和同步时钟，产生主控指令分发控制单元、分布式指令接收同步控制单元的工作参考时钟和同步时钟，主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟，向分布式指令接收同步控制单元分发控制指令，分布式指令接收同步控制单元根据工作参考时钟、同步时钟，统计接收指令的精确时间，并根据所有分布式指令接收同步控制单元的最大接收指令时间，设置控制指令、同步执行时间，在正确接收指令后即时同步执行控制指令，同步到同一个数字参考时钟。

技术领域

本发明涉及一种广泛应用于雷达、通信、航天等领域的大规模全数字相控阵系统指令同步分发控制装置。

背景技术

在常规大规模电扫的全数字相控阵系统中，整个信号链路包括天线阵元、收发模拟信道、AD/DA、数字波束形成设备、信号处理终端。实际工程建设中，相控阵天线阵面通常是由几百个到几万个不等的通过相位进行控制的通道激励辐射单元构成的，一般均包含大量天线单元。通过发射机输出端将信号送至天线阵面中各个辐射单元或将天线阵面中各个辐射单元接收到的信号送至接收机输入端的过程，称为馈电，而将为阵列中各个天线单元通道提供实现波束扫描或改变波束形状所要求的相位分布称为馈相。其中的馈电方式主要包括强制馈电与空间馈电两种，改变波束形状所要求的各通道激励相位是通过微波器件―移相器实现的。由于相控阵雷达在定位和搜索目标的过程中，数字波束形成设备的波束指向不稳定和偏离目标的现象很容易发生。阵元数量庞大，显示的数组没有参考值。通常将整个天线阵面划分为多个子阵单元进行集成设计，每个子阵单元最为一个单独的小系统单独接收参考时钟和同步参考信号并单独馈电。随着故障单元个数的增多，无论阵面出现的是单故障，还是多故障，都会使天线的增益下降，最大副瓣电平抬高，辐射功率降低。由于整个相控阵同步控制系统在工作过程中需要将合适的阵列权值以及控制指令施加到每个子阵的每一个阵元，而相控阵同步控制系统工作指令均从相控阵系统监控终端软件发出，往往需要经过多级转发才能到达每个子阵单元完成指令执行。由于全数字相控阵系统数字化是在前端完成的,全数字相控阵系统前端时间测量都需要精确的同步时钟,要求全数字相控阵系统全局范围内的具有高精度时钟，并且传输通道还要兼顾指令与时钟的传输。由于环境温度等条件变化带来的漂移影响，而且前端测量的数据量比较大,如何将全数字相控阵系统后端的系统时钟精确地分发到前端，以及将前端测量数据实时传输到后端成为了前端数字化架构的难题。为了保证相控阵通道的相位一致性，在保证模拟链路各个阵元通道的一致性的前提下，还需要保证数字域的处理单元分布式传输的指令分发控制和处理同步。现有技术针对基于子阵划分的全数字相控阵系统，整个系统通常采用分布式的多级数字处理单元实现，对数字信号处理和传输的同步要求较高，相控阵同步控制系统工作过程中通常需要对每一个分布式的单元进行实时控制，因此对分布式的数字处理单元进行同步设计时，不仅仅要考虑数字处理和传输的同步，还需要同时考虑控制指令的同步分发和控制。假设采用开环控制指令分发和控制，受传输链路时延和分布式数字处理单元的接收处理时延抖动的影响，会导致各个单元指令实际执行时间产生不确定抖动，导致系统性能下降甚至无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是针对全数字相控阵系统的指令分发控制问题，提出一种功能实现简单可靠，具有通用性，实现对分布式数字处理单元的指令同步分发、接收和执行的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置。