基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端制造技术

本发明专利技术提供了一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端，信息中心完成上行控制信息传输分配和下行各数字TR组件回波数据的收集，数字TR组件中，接收信息中心分发的信息，依次由DMux电路对上行控制信号进行解析，再由FPGA结合DA完成通道波形产生，经开关完成收发通道切换，由滤波进行信号滤波处理，经放大器放大后，最终由天线辐射至空间中，实现前端多通道的接收多波束处理。本发明专利技术不受布局限制，由FPGA控制时钟分配电路实现各通道DA、AD时钟的延时控制，系统具有实时性高、处理简单、低成本等特点。

TDC synchronous calibration full digital array radar front end based on wireless network transmission

【技术实现步骤摘要】
基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端
本专利技术涉及天线领域，尤其是一种同步校准全数字阵列雷达前端，主要应用于三维空间载体任意曲面的数字阵列雷达系统的前端设计。
技术介绍
数字阵列雷达前后端的信号传输方式可以大致分为有线传输和无线传输两种方式。其中，有线传输方式应用的比较多的是光纤传输和电缆传输；无线传输则主要包含了采用激光的无线光通信(FSO)和基于射频的无线传输技术等。电缆传输是最常见也是最成熟的传输方式，但是这种传输方式存在短距离传输和雷达信号带宽受限等缺点，难以满足现代数字阵列雷达信号传输的要求；光纤传输却能改善电缆传输的诸多缺点，传输距离远，信号带宽宽，且信号在传输过程中功率衰减小。但是无论是采用电缆传输还是光纤传输方式进行雷达信号通信，均要以“有形介质”为载体，这对于天线单元可以被配置在三维空间载体任意曲面的数字阵列雷达系统而言存在着很大的局限性。而在自由空间中采用无线传输的方式，则根本不需要依赖这种“有形介质”，完全可以在三维空间中自由传播，这将是新体制数字阵列雷达系统信号传输的潜在方法。基于有线连接的时钟同步技术会在一定程度上限制阵元的布设,一般用于子阵间的时钟同步。GPS授时技术无需线缆连接,但同步精度仅为100ns,无法满足分布式阵元的时钟同步精度要求。上海交通大学罗笑雨在《基于无线链路的时钟同步技术》中所提到的同步方法，采用待同步通道接收参考通道的信号,并与本通道耦合的发射信号进行捕获、跟踪、解调，得到两个信号的频率、相位、计时信息，并利用这些信息，实时对本通道发射信号的时钟、相位进行修正，保持同步状态。但本方法存在一定的局限性，一方面，该同步过程并未考虑两通道的间距引入的相位误差；另一方面，该同步过程中的信号捕获、跟踪、解调主要采用锁相环机制完成，而锁相环机制的处理过程引入了锁定时间，不利于系统的稳定工作。故亟需对基于无线网络传输的雷达前端及其通道间同步校准方式开展相应研究。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端，主要应用于三维空间载体任意曲面的数字阵列雷达系统的前端设计。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端，包括信息中心和若干个数字TR组件。信息中心完成上行控制信息传输分配和下行各数字TR组件回波数据的收集，由通信天线完成控制信息空间分发和收集；数字TR组件中，由通信天线接收信息中心分发的上行控制信息，依次由DMux(解复用器)电路对上行控制信号进行解析，再由FPGA结合DA完成通道波形产生，经开关完成收发通道切换，由滤波进行信号滤波处理，经放大器放大后，最终由天线辐射至空间中；回波信号经天线的空间收集，经低噪声放大，依次由开关完成开关收发通道切换后，经滤波进行信号滤波处理，由FPGA结合AD实现回波信号的采样、抽取、滤波，最终形成基带数据，经Mux(复用器)电路，由通信天线传输至信息中心，最终实现前端多通道的接收多波束处理。各数字TR组件中除收发链路外，还包含基准信号产生电路、时钟分配电路、TDC(时间数字变换)电路和Mux/DMux(复用器/解复用器)电路，其中，基准信号产生电路为数字TR组件提供所需要的时钟，包括FPGA、DA、AD、TDC所需要的工作时钟，经时钟分配电路对时钟信号进行驱动放大和延时控制；FPGA通过接收AD、DA回传的Sysref(系统时钟参考)信号，整理后转发给TDC电路，将时延信息转化为数字信息，并经Mux(复用器)电路转发至信息中心，信息中心接收到阵面前端所有通道的时延数字信息，形成所有通道的时延控制参数，并由空间通信链路上传至阵面各数字TR组件，数字TR组件接收到各自的时延控制参数，通过解析后，由FPGA控制时钟分配电路实现各通道DA、AD时钟的延时控制，最终完成阵面各数字通道的TDC同步校准。本专利技术的有益效果在于一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端的数字TR组件与信息中心实现无线网络传输，无需电缆相连，可以被配置在三维空间载体任意曲面，不受布局限制。该电路利用数字组件中的FPGA接收AD、DA回传的Sysref(系统时钟参考)，并利用TDC将系统时钟信号转化为数字信号，转发至信息中心，信息中心接收到所有通道的时延信息，并形成所有通道的时延控制参数，由空间通信链路上传至阵面各数字TR组件，数字TR组件接收到各自的时延控制参数，通过解析后，由FPGA控制时钟分配电路实现各通道DA、AD时钟的延时控制，系统具有实时性高、处理简单、低成本等特点。附图说明图1是本专利技术一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端电路原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参见图1，一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端,包括信息中心和若干个数字TR组件。信息中心完成上行控制信息传输分配和下行各数字TR组件回波数据的收集，由通信天线完成控制信息空间分发和收集；数字TR组件中，由通信天线接收信息中心分发的上行控制信息，依次由DMux(解复用器)电路对上行控制信号进行解析，再由FPGA结合DA完成通道波形产生，经开关完成收发通道切换，由滤波进行信号滤波处理，经放大器放大后，最终由天线辐射至空间中；回波信号经天线的空间收集，经低噪声放大，依次由开关完成开关收发通道切换后，经滤波进行信号滤波处理，由FPGA结合AD实现回波信号的采样、抽取、滤波，最终形成基带数据，经Mux(复用器)电路，由通信天线传输至信息中心，最终实现前端多通道的接收多波束处理。各数字TR组件中除收发链路外，还包含基准信号产生电路、时钟分配电路、TDC(时间数字变换)电路和Mux/DMux(复用器/解复用器)电路，其中，基准信号产生电路为数字TR组件提供所需要的时钟，包括FPGA、DA、AD、TDC所需要的工作时钟，经时钟分配电路对时钟信号进行驱动放大和延时控制；FPGA通过接收AD、DA回传的Sysref(系统时钟参考)信号，整理后转发给TDC电路，将时延信息转化为数字信息，并经Mux(复用器)电路转发至信息中心，信息中心接收到阵面前端所有通道的时延数字信息，形成所有通道的时延控制参数，并由空间通信链路上传至阵面各数字TR组件，数字TR组件接收到各自的时延控制参数，通过解析后，由FPGA控制时钟分配电路实现各通道DA、AD时钟的延时控制，最终完成阵面各数字通道的TDC同步校准。本专利技术的一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端的数字TR组件与信息中心实现无线网络传输，无需电缆相连，可以被配置在三维空间载体任意曲面，不受布局限制。该电路利用数字组件中的FPGA接收AD、DA回传的Sysref(系统时钟参考)，并利用TDC将系统时钟信号转化为数字信号，转发至信息中心，信息中心接收到所有通道的时延信息，并形成所有通道的时延控制参数，由空间通信链路上传至阵面各数字TR组件，数字TR组件接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端，包括信息中心和若干个数字TR组件，其特征在于：/n所述信息中心完成上行控制信息传输分配和下行各数字TR组件回波数据的收集，由通信天线完成控制信息空间分发和收集；/n所述数字TR组件中，由通信天线接收信息中心分发的上行控制信息，依次由DMux(解复用器)电路对上行控制信号进行解析，再由FPGA结合DA完成通道波形产生，经开关完成收发通道切换，由滤波进行信号滤波处理，经放大器放大后，最终由天线辐射至空间中；回波信号经天线的空间收集，经低噪声放大，依次由开关完成开关收发通道切换后，经滤波进行信号滤波处理，由FPGA结合AD实现回波信号的采样、抽取、滤波，最终形成基带数据，经Mux(复用器)电路，由通信天线传输至信息中心，最终实现前端多通道的接收多波束处理；/n各数字TR组件中除收发链路外，还包含基准信号产生电路、时钟分配电路、TDC(时间数字变换)电路和Mux/DMux(复用器/解复用器)电路，其中，基准信号产生电路为数字TR组件提供所需要的时钟，包括FPGA、DA、AD、TDC所需要的工作时钟，经时钟分配电路对时钟信号进行驱动放大和延时控制；FPGA通过接收AD、DA回传的Sysref(系统时钟参考)信号，整理后转发给TDC电路，将时延信息转化为数字信息，并经Mux(复用器)电路转发至信息中心，信息中心接收到阵面前端所有通道的时延数字信息，形成所有通道的时延控制参数，并由空间通信链路上传至阵面各数字TR组件，数字TR组件接收到各自的时延控制参数，通过解析后，由FPGA控制时钟分配电路实现各通道DA、AD时钟的延时控制，最终完成阵面各数字通道的TDC同步校准。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于无线网络传输的TDC同步校准全数字阵列雷达前端，包括信息中心和若干个数字TR组件，其特征在于：
所述信息中心完成上行控制信息传输分配和下行各数字TR组件回波数据的收集，由通信天线完成控制信息空间分发和收集；
所述数字TR组件中，由通信天线接收信息中心分发的上行控制信息，依次由DMux(解复用器)电路对上行控制信号进行解析，再由FPGA结合DA完成通道波形产生，经开关完成收发通道切换，由滤波进行信号滤波处理，经放大器放大后，最终由天线辐射至空间中；回波信号经天线的空间收集，经低噪声放大，依次由开关完成开关收发通道切换后，经滤波进行信号滤波处理，由FPGA结合AD实现回波信号的采样、抽取、滤波，最终形成基带数据，经Mux(复用器)电路，由通信天线传输至信息中心，最终实现前端多通道的接收多波束处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：季帅，王敬东，关炀，王轶，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61