[发明专利]一种数字相控阵光纤数据传输方法

说明书

本发明涉及相控阵数字处理领域中一种数字相控阵光纤数据传输方法。该方法将光纤传输中数据组帧、数据解帧数字化为等比数列问题，用异步FIFO实现数据组帧、数据解帧，需要的FIFO深度远小于数据帧长度，相较于乒乓操作，可有效减少程序对资源的需求，有利于数字化接收组件的低功耗设计，同时可提高波束形成板卡的数字处理能力，提升数字多波束形成的能力。

技术领域

本发明涉及相控阵数字处理领域中一种数字相控阵光纤数据传输方法。

背景技术

当前的数字多波束相控阵中，通常在数字化接收组件内完成对各阵元通道数据的数字化预处理，对各阵元通道数据组帧时采用乒乓操作，存储两个整帧数据，对两个存储器分别进行读写操作，由于阵元通道数较多，大量占用FPGA资源，严重影响数字化接收组件的低功耗和低成本设计。

在波束形成板卡的接收端，解帧时仍采用乒乓操作，占用FPGA资源较多，严重影响波束形成板卡的数字处理能力，制约了数字多波束形成的数量。

为了减少硬件板卡资源需求，提高数字化接收组件和波束形成板卡的效率，必须探索新的光纤数据传输方法。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决上述背景技术中的难题而提供一种数字相控阵光纤数据传输方法，可以有效减少硬件板卡资源需求。

本发明采用的技术方案为：

一种数字相控阵光纤数据传输方法，包括以下步骤：

(1)数字化接收组件对各阵元通道的射频模拟信号进行滤波、放大、下变频和AD采样，并在FPGA中进行数字预处理，得到零中频复信号数据；

(2)将零中频复信号数据经过异步FIFO进行数据率变换，实现对数据的组帧，将组帧后的数据进行电光转换，并通过光纤将光信号输出；

(3)波束形成板卡收到数字化接收组件发送的光信号后，对光信号进行光电转换，并在FPGA中经过异步FIFO进行数据率变换，完成对数据的解帧，得到各阵元通道零中频复信号数据；

(4)根据波束指向和阵元坐标，计算各阵元通道对应的权值，对各阵元通道零中频复信号数据进行加权求和，得到波束合成后的数据；

(5)将波束合成后的数据经过异步FIFO进行数据率变换，实现对数据的组帧，将组帧后的数据进行电光转换，并通过光纤将光信号输出至后级处理终端。

进一步的，步骤(2)和步骤(5)中，对数据进行组帧时，异步FIFO连续写入并间断读出，写入时钟为clk，读取时钟为clk_z，且clk＜clk_z，FIFO中存入a₀个数据后开始读出，读取完当前FIFO中存入的数据后，重新写入的数据为a₀qⁿ，q＝clk/clk_z，n为读取次数，即FIFO中剩余数据符合等比数列，经过n次读取过程后停止读出，直到FIFO中存入a₀个数据后重新开始读出；其中a₀满足下式：

式中，L为每帧中数据内容长度，n取满足上式的最小值，令FIFO的深度大于a₀，即可满足FIFO不会被读空。

进一步的，步骤(3)中，对数据进行解帧时，异步FIFO间断写入并连续读出，写入时钟为clk_z，读取时钟为clk，且clk＜clk_z，FIFO中存入b₀个数据后开始读出，读取完当前FIFO中存入的数据后，重新写入的数据为b₀·pⁿ，p＝clk_z/clk，n为读取次数，即FIFO中重新写入的数据符合等比数列，连续写入L个数据后，停止写入；等待下一帧数据到来后重新开始写入；其中，b₀满足下式：