多目标测控通信光纤传输通道同步校正系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于飞行器测控通信领域，具体涉及到一种数字阵列多目标测控通信系统 光纤传输通道同步校正方法。 技术背景
[0002] 随着我国航天事业的发展，日益增多的航天发射任务和大量在轨运行的侦察、测 绘、气象、通信、导航和遥感卫星导致航天测控任务量激增，如何对全空域、多目标同时测控 已成为目前测控领域的重要课题。数字波束形成(DBF)作为全空域、多目标测控的一项关键 技术，以其特有的灵活性，越来越受到青睐。然而，随着阵列规模逐步增大，DBF通道数量剧 增，利用射频电缆将数以万计的射频信号传输到信号处理模块的传统方式，从结构重量、通 道校准、可靠性维修性等方面，都给工程实现提出了难以克服的困难。一种解决方法是:全 空域、多目标测控系统设计尽可能地将A/D、D/A靠近天线，利用大规模光纤高速传输将信号 送到后端基带处理。另一方面，EDFA和WDM技术逐渐成熟，光纤通信以其频带宽，通信容量 大，损耗低，中继距离长的优点，已经成为支撑通信业务量增长的最关键的通信技术，成为 当今互联网络和信息化社会的最重要技术之一。在雷达领域，数字阵列雷达作为相控阵雷 达的一个重要发展方向，多采用分布式发射和接收，由于系统阵元数目多，回波数据量非常 大;为了解决这一问题，在工程上已有利用光纤传输技术实现数字阵列雷达高速大容量数 据传输的成功先例，但通道规模较小，且多采用通道间光纤长度等长设计，在应用上有一定 的局限性。在测控领域，NASA针对第三代跟踪与中继卫星系统的"天基网地面部分维护计划 (SGSS)"提出利用光纤传输完成射频到基带池的数字化互联;在供TTC使用的侧地线圆顶相 控阵天线(GEODA)的全数字化设计中，同样提出了采用数字光网络进行基本处理单元(BPU) 间的数据传输，并提高了数字波束数目。因此可见，利用光纤传输技术完成大容量高速数 据、监控与命令参数、参考时钟等信息的传输已成为当前测控通信系统的一种迫切需求。
[0003] 然而，由于光纤传输的引入，数字阵列多目标测控通信系统在各传输通道存在光 纤传输长度不等长、光纤传输对外部环境变化敏感，数字阵列多目标测控通信系统利用光 纤传输技术实现大规模光纤高速传输存在通道间同步校正等新的问题，对系统通道间同步 校正提出了更高的要求，目前尚无一套系统的解决方案。
【发明内容】
[0004] 为了解决数字阵列多目标测控通信系统利用光纤传输技术实现大规模光纤高速 传输存在通道间同步校正的问题，本发明提出了一种无需补偿光纤传输通道链路时延，能 适应窄带与宽带通道幅相一致性校正的数字阵列多目标测控通信系统光纤传输通道同步 校正系统。
[0005] 本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现，一种多目标测控通信光纤传 输通道同步校正系统，包括:控制与管理C&M单元1、校正波形产生单元2、相位测量单元3、调 制/解调单元4、光纤传输协议处理单元5、光纤传输通道6、通道补偿单元7、TR通道8、RF前端 9、天线阵元10和标校收发天线11，其特征在于:控制与管理C&M单元1将产生的同步sync信 号传送至校正波形产生单元2、相位测量单元3和光纤传输协议处理5;校正波形产生单元2 基于sync信号，针对不同频点产生校正信号，将校正信号频带分为N等分;一路通过调制/解 调单元4将校正信号上变频至射频，对接收通道进行同步校正，并通过标校收发天线11将射 频信号发射出去;光纤传输协议处理5在光纤传输通道6的两端，分别完成校正数据的组帧 与解帧处理，通过光纤传输通道6,经过TR通道8、RF前端9、天线阵元10的相关处理完成标校 信号的闭环;相位测量单元3输入口得到光纤传输协议处理5送入的复基带信号，相位测量 单元3将测量得到的时延和相位差测量结果送到C&M单元1;另一路校正信号通过光纤传输 协议处理单元5、光纤传输通道6将校正信号传输至发射通道，对发射通道进行同步校正，C& M单元1将相位测量单元3得到的相位差补偿到前端通道补偿单元7,收发通道基于sync信号 的ROF组帧实现数据流与系统时间的相对同步，相位测量单元3完成各收发通道幅度差和相 位差的测量，并通过通道补偿单元7实现通道幅相一致性控制，完成收、发通道的同步校正。
[0006] 本发明相对于现技术具有以下的有益效果： 本发明通过对sync信号的利用，校正信号的产生以及ROF的组帧和解帧处理均基于 sync信号，保证了系统重新上电通道间相位无模糊。
[0007] 无需补偿光纤传输通道链路时延。本发明发射通道基于sync信号的光载无线通信 ROF组帧实现了数据流与系统时间的相对同步，通过C&M单元1将相位测量单元3得到的相位 差补偿到前端通道补偿单元7,收发通道基于sync信号的ROF组帧实现数据流与系统时间的 相对同步，相位测量单元3完成各收发通道幅度差和相位差的测量，无需补偿光纤传输通道 链路时延。
[0008] 能适应窄带与宽带通道幅相一致性校正。相位测量单元3完成各收发通道幅度差 和相位差的测量，并通过通道补偿单元7实现通道幅相一致性控制，完成收、发通道的同步 校正，能适应窄带与宽带通道幅相一致性校正，通过改变校正波形的产生，能够同时适应窄 带与宽带通道幅相一致性校正，工程应用范围广。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明多目标测控通信光纤传输通道同步校正系统示意图。
[0010] 图2是本发明接收通道同步校正结构示意图。
[0011] 图3是光纤传输通道接收通道延迟示意图。
[0012] 图4是本发明发射通道同步校正结构示意图。
[0013] 图5是光纤传输通道发射通道延迟示意图。
[0014] 图中：1.控制与管理C&M单元，2.校正波形产生单元，3.相位测量单元，4.调制/解 调单元，5.光纤传输协议处理，6.光纤传输通道，7.通道补偿单元，8. TR通道。9. RF前端，10. 天线阵元，11标校收发天线。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
[0016] 参阅图1。在以下描述的实施例中，多目标测控通信光纤传输通道同步校正系统包 括:控制与管理C&M单元1、校正波形产生单元2、相位测量单元3、调制/解调单元4、光纤传输 协议处理单元5、光纤传输通道6、通道补偿单元7、TR通道8、RF前端9、天线阵元10和标校收 发天线11，其中：控制与管理C&M单元1将产生的同步sync信号传送至校正波形产生单元2、 相位测量单元3和光纤传输协议处理5;校正波形产生单元2基于sync信号，针对不同频点产 生校正信号，将校正信号频带分为N等分;一路通过调制/解调单元4将校正信号上变频至射 频，对接收通道进行同步校正，并通过标校收发天线11将射频信号发射出去;光纤传输协议 处理5在光纤传输通道6的两端，分别完成校正数据的组帧与解帧处理，通过光纤传输通道 6,经过TR通道8、RF前端9、天线阵元10的相关处理完成标校信号的闭环；相位测量单元3输 入口得到光纤传输协议处理5送入的复基带信号，相位测量单元3将测量得到的时延和相位 差测量结果送到C&M单元1;另一路校正信号通过光纤传输协议处理单元5、光纤传输通道6 将校正信号传输至发射通道，对发射通道进行同步校正，C&M单元1将相位测量单元3得到的 相位差补偿到前端通道补偿单元7,收发通道基于sync信号的ROF组帧实现数据流与系统时 间的相对同步，相位测量单元3完成各收发通道幅度差和相位差的测量，并通过通道补偿单 元7实现通道幅相一致性控制，完成收、发通道的同步校正。
[0017] 为了说明数字阵列多目标测控通信系统光纤传输通道同步校正方法，以接收通道 同步校正为例，并且选择接收通道〇作为示例对通道同步方法进行阐述，收发通道总数 10000个，接收信号带宽为，射频信号中心频率为2GHz。具体处理步骤如下： 1在控制与管理中：控制与管理C&M单元1产生同步sync信号，将sync信号传送至校正波 形产生单元2、相位测量单元3以及光纤传输协议处理5。
[0018] 2校正波形产生单元2在校正波形产生中：校正波形产生单元2针对测控通信系统 传输带宽内的不同频点，发射校正信号·^ M &二0，1-况一1，考虑信号幅度归一化， 并将测控通信系统收发频带分为N等分，分别表示为fo~fW，其中，fo表示校正信号的第0个 频点，表示校正信号的第N-I个频频点，fk表示校正信号的第k个频点，t代表校正信号采 样时刻，s k(t)代表N个频点中第k个频点处的校正信号。校正波形产生单元2对每个接收通 道与发射通道产生的校正信号都基于sync信号产生，校正波形产生时刻必须与C&M单元1产 生的sync信号沿严格对齐，确保每次数字阵列多目标测控通信系统上电后每个通道校准信 号产生相位相同。当数字阵列多目标测控通信系统收发信号为窄带信号时，校正波形产生 单元只需产生一个频率为窄带信号中心频率的单频点基带信号;而当系统收发信号为宽带 信号时，校正波形产生单元可产生一个频率范围覆盖整个系统收发信号带宽的线性调频信 号。 3在调制/解调中：调制/解调单元完成上述步骤2校正信号％(〇的上变频处理，得到中 心频率为2GHz的射频信号，并通过标校收发天线11发射至接收通道0的天线阵元10。接收天 线阵元10将接收到的射频信号经RF前端9及TR通道8处理后，得到中频信号送入光纤传输协 议处理5 (本步骤无需通道补偿）。 4在光纤传输协议处理中：光纤传输协议处理单元5在光纤传输通道6的两端，分别完成 校正数据的组帧与解帧处理。光纤传输协议处理单元5利用光纤传输协议，对光纤每个通道 分别对齐C&M单元1产生的sync信号上沿，将数据打包成ROF帧，引入后续处理帧头检测机 制，实现ROF远传。帧头检测机制基于帧头标识和帧编号进行通道间数据对齐，与光纤链路 时延解耦。 5在相位测量中：标校信号经过TR通道8、R