[发明专利]一种基于光纤链路的高精度触发同步方法

说明书

本发明涉及一种基于光纤链路的高精度触发同步方法。针对目前雷达电触发同步精度差，跳相问题严重的现状，通过对光纤传输的物理链路设计和规范，并在软件端严格控制信号经发端FPGA——光模块——光纤——光模块——收端FPGA的底层路径，实现了信号传输时间的严格控制，并用VHDL语言以软件的方式实现数据的软编/解码，取代芯片内置硬核编解码器，再通过接收端数据对齐的方式，将信号传输延迟精度精确到光信号传输的比特流时钟周期的量级，从而实现了系统间的高精度同步。该发明具有较好的通用性和实用性。

技术领域

本发明属于相控阵雷达技术领域，涉及相控阵雷达系统同步。

背景技术

旧式相控阵雷达由发射机、移相衰减网络和天线阵列组成。由于只有一个发射机，其对信号的同步性还未有很高要求。但随着有源相控阵雷达技术研究和装备研制的不断深入，相控阵雷达并不是由单个完全独立的天线单元组成，而是由具有数个或十数个通道的数字TR组件，甚至更多通道的子阵组成的。此时的信号由TR组件或子阵单独形成和接收，由于产生的信号形式相同，相位可控，它们在空间也可以实现波束形成。由于信号由多个部分独立产生，每部分产生信号的同步程度将对最后的波束合成产生很大影响。

目前，相控阵雷达同步方式多为电触发同步，通过触发分配模块产生电触发脉冲，在TR组件中取样该电触发脉冲，以达到面阵定时的作用。归根结底这是一种电平边沿采样方式，以时钟频率去取样电平边沿，其时间精度一定和时钟频率在同一个量级，如果电路设计不好，同步精度往往在2～3个时钟周期。然而，实际应用中相控阵雷达的同步精度必须小于单个时钟周期，甚至半个时钟周期。因此，这种同步方式很容易不稳定，需要进一步优化硬件与软件原理算法，以达到更高的精度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的一种基于光纤链路的高精度触发同步方法，包括：1)光纤链路设计；2)数据编解码方式；3)时钟设计。在光纤分发的数据传输系统中，严格控制光纤链路路径，并在主机端配以具有同步对齐触发作用的编码实现方式，在多个从机接收端完成解码，并在同相时钟下恢复出高精度的同步对齐触发信号，实现主机与多个从机光纤链路的高精度同步。该发明具有较好的通用性和实用性。

实现本发明目的的技术解决方案包括如下步骤：

1)控制接收端光模块、FPGA为同一型号，并且各通道光纤等长，以保证光纤链路物理延迟基本一致。

2)通过对主机正常发送的数据进行8B/10B编码外，周期性的加入两个完全相同的有别于闲时K字符的K码对齐符，

3)在多个从机接收端利用K码对齐符进行数据对齐，并在同相时钟下产生同步触发信号，并实现高精度同步。

本发明与传统的电触发等同步触发方式的10NS级别的同步精度相比，可将同步精度控制在100PS数量级，较大提高了触发同步的精度，进而有效的提高相控阵雷达同步性能，对于相控阵雷达高精度同步定时具有广泛的指导意义。

附图说明

图1为发送数据格式。

图2为一种基于光纤链路的高精度触发同步方法原理图。

具体实施方式

(1)光纤链路系统硬件处理

a.时钟设计

光纤信号发送端与接收端的时钟同源，即保证系统时钟频率完全一致，以保证光纤信号传输过程稳定可靠。保证光纤信号接收端时钟相位一致。不同的信号接收端在实现数据对齐后，光纤数据接收模块会产生一个恢复时钟，理论上恢复时钟是具有同步性的，但是不同接收端产生的恢复时钟的相位一致性是比不上同相参考时钟的。将恢复的同步触发信号锁存到参考时钟域下，可进一步提升同步信号的精度，并一定程度上消除物理链路带来的误差。

b.光纤物理链路处理