基于光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信技術(shù)分析

孔令飛

摘 要：在信息傳輸中主要有著兩種方式，一種是采用電信號(hào)傳輸，另一種是采用光信號(hào)傳輸，在本文闡述中主要是對(duì)光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞：光纖技術(shù)；雷達(dá)高速；通信技術(shù)

前言

隨著信息社會(huì)到來(lái)，需在傳輸信息技術(shù)中有著更高要求。采用光纖傳輸信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速傳輸要求。因此在信息傳輸方式中，主要采用的傳輸是光纖傳輸模式。

1.光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中主要目的是完成光纖數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)校驗(yàn)調(diào)節(jié)、校驗(yàn)、接受等功能，最后是輸出中頻模擬信號(hào)。

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要包括了五個(gè)部分的電路模塊單元：（1）時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)單元：這個(gè)部分包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一個(gè)是時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器，另一個(gè)是變壓器，兩個(gè)方面的內(nèi)容主要是對(duì)時(shí)鐘輸出的信號(hào)處理，而且還需要對(duì)FPGA提供時(shí)鐘作用[1] 。（2）光纖通信單元：這個(gè)方面內(nèi)容主要包括三個(gè)部分，一個(gè)是光收發(fā)器；另一個(gè)是高速串行器，最后是一個(gè)是外圍電路，這個(gè)部件的主要功能是對(duì)光電的轉(zhuǎn)換，以及在高速串行數(shù)據(jù)串或者是并之間轉(zhuǎn)換。（3）FPGA單元：這個(gè)方面內(nèi)容主要包括三個(gè)方面，一個(gè)是FPGA芯片，另一個(gè)是配置電路，最后一個(gè)是外圍電源。這個(gè)部分中是整個(gè)系統(tǒng)核心部分，主要是對(duì)數(shù)據(jù)校驗(yàn)、采集工作，以及對(duì)相關(guān)元件的配置功能。（4）數(shù)字正交調(diào)制單元：這個(gè)方面內(nèi)容主要包括兩個(gè)部分，一個(gè)是數(shù)字上變器，另一個(gè)是低通濾波器。這個(gè)部件的主要功能是該電路將基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行上變頻，并且轉(zhuǎn)換成為中頻信號(hào)以后輸出。（5）電源供電單元：這個(gè)電源的主要作用是為系統(tǒng)提供電源。

1.1時(shí)鐘處理單元

時(shí)鐘單元的主要作用是對(duì)輸出的時(shí)鐘信息開(kāi)展處理工作，處理過(guò)程中需要把時(shí)鐘信號(hào)處理成為FPGA專(zhuān)用的時(shí)鐘引腳，而且還要兼容倆種信號(hào)，一種是LVPECL信號(hào)，另一種是LVDS電平信號(hào)，整個(gè)的電路單元中是采用MC100ES6210為核心。

1.2光纖通信單元

光纖通信單元主要由三個(gè)部分組成，一個(gè)是光收發(fā)器，另一個(gè)是高速串行器，最后一個(gè)是解串器電路。這個(gè)部件功能主要是起到兩個(gè)方面作用，一個(gè)是光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，另一個(gè)是數(shù)據(jù)流的串和并轉(zhuǎn)換。

光收發(fā)器接口電路主要功能是在數(shù)據(jù)流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為光信號(hào)，然后是采用光纖的作用把光信號(hào)傳輸出去，或者是接收功能中是把在光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)，轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)流信號(hào)。在光收發(fā)器中主要采用兩種設(shè)備，一種光接收器，另一個(gè)是光發(fā)射器。采用這兩種設(shè)備傳輸?shù)墓庖笫?310nm，采用光纖器傳輸?shù)木嚯x最遠(yuǎn)是可以到達(dá)10公里。

2.FPGA設(shè)計(jì)流程

在對(duì)FPGA設(shè)計(jì)的輸入流程中具體內(nèi)容在圖1中表述。

圖1 FPGA設(shè)計(jì)流程圖

2.1設(shè)計(jì)定義

在一般情況下，采用設(shè)計(jì)方案時(shí)采用自頂向下設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要包括設(shè)計(jì)部分分成若干個(gè)模塊，然后是把每一個(gè)模塊化分為下一層次的基本單元，而且在每一個(gè)單元中設(shè)計(jì)時(shí)需要提出單元的功能要求，設(shè)計(jì)人員再根據(jù)功能模塊的要求對(duì)每一個(gè)模塊開(kāi)始設(shè)計(jì)工作。

2.2硬件描述語(yǔ)言

目前影響硬件語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)主要有兩種，一種是HDL，另一種是IEEE。在這兩種標(biāo)準(zhǔn)中又產(chǎn)生兩種硬件描述語(yǔ)言，一種是VHDL，另一種是HDL，這樣的兩種硬件描述語(yǔ)言。在采用HDL語(yǔ)言描述時(shí)有著三個(gè)方面的特點(diǎn)，一個(gè)是強(qiáng)大的建模能力，另一個(gè)是良好的擴(kuò)展性能，最后一個(gè)是使用的語(yǔ)法簡(jiǎn)潔，正是有著這三個(gè)方的作用，所以這種語(yǔ)言描述有著逐漸廣泛使用的趨勢(shì)。此外在FPGA各生產(chǎn)廠(chǎng)家推出產(chǎn)品時(shí)也會(huì)附帶專(zhuān)用的語(yǔ)言。HDL在輸出方向上有著很強(qiáng)的移植性，而且在通用性能上也是非常好，這些功能便于模塊的劃分。HDL使用設(shè)計(jì)中，這種語(yǔ)言主要是采用在大規(guī)模的集成電路的設(shè)計(jì)中采用，在本次設(shè)計(jì)的原理中，也主要是采用HDL語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程處理。

2.3功能仿真

功能仿真主要是對(duì)邏輯功能進(jìn)行測(cè)試，這種測(cè)試工作開(kāi)展是不會(huì)關(guān)系到具體的部件表現(xiàn)出的物理狀況。

2.4邏輯綜合

在邏輯綜合中所講述的綜合，主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容，一個(gè)是給定的邏輯輸出，另一個(gè)是給定的約束條件，通過(guò)采用對(duì)FPGA的軟件開(kāi)發(fā)以后，實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化處理，獲得一個(gè)滿(mǎn)足約束要求的電路實(shí)施方案。邏輯綜合設(shè)施需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一個(gè)是邏輯設(shè)計(jì)的描述，另一個(gè)是邏輯設(shè)計(jì)的約束條件，邏輯綜合的結(jié)果是一個(gè)硬件電路的實(shí)現(xiàn)方案。因此可以這樣講，邏輯綜合的過(guò)程其實(shí)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的一個(gè)過(guò)程，也可以看著是系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過(guò)程，最后獲得的電路結(jié)果中不僅和綜合器的工作性能有關(guān)系，還和物理元件有著直接關(guān)系。

2.5布線(xiàn)和布局

布局的主要內(nèi)容是指在采用FPGA開(kāi)發(fā)軟件中，這種軟件生成的網(wǎng)標(biāo)信息，將硬件電路的實(shí)施方案分配到器件的內(nèi)部具體位置。布線(xiàn)主要是指在采用的FPGA開(kāi)發(fā)軟件中根據(jù)布局完成的相應(yīng)結(jié)果，然后實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電氣連接。一般的情況中如果使用約束條件，F(xiàn)PGA是可以開(kāi)展有目的操作，這種有著目標(biāo)操作可以有效實(shí)現(xiàn)布線(xiàn)和布局結(jié)果在某種程度上實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化效果。FPGA在設(shè)計(jì)時(shí)是否成功其關(guān)鍵因素是兩個(gè)，一個(gè)是布局，另一個(gè)是布線(xiàn)。

2.6后防真

后仿真中主要指的內(nèi)容是采用FPGA設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)以后對(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，以此來(lái)分析設(shè)計(jì)的功能在實(shí)際使用過(guò)程中能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要。

2.7靜態(tài)時(shí)序分析

在靜態(tài)時(shí)序分析中可以是在FPGA設(shè)計(jì)最重要的一個(gè)步驟，而且在開(kāi)展這方面設(shè)計(jì)工作時(shí)也是工作量最大的一個(gè)。靜態(tài)時(shí)序分析是不需要用戶(hù)產(chǎn)生輸入測(cè)試激勵(lì)，它是允許設(shè)計(jì)者采用詳細(xì)的分析，特別是對(duì)關(guān)鍵路徑分析，以此來(lái)獲得時(shí)序報(bào)告，這種報(bào)告的獲得能夠使其計(jì)算出各種性能的滿(mǎn)足條件。在采用靜態(tài)時(shí)序分析中，是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，如果在采用靜態(tài)分析中發(fā)現(xiàn)時(shí)序不能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，這種情況中需要重新開(kāi)展邏輯綜合、布局和布線(xiàn)、后仿真和靜態(tài)時(shí)序分析這四個(gè)方面的工作內(nèi)容。

2.8系統(tǒng)測(cè)試

在開(kāi)展的功能仿真正確的前提下，以及在時(shí)序仿真的正確的前提下，將綜合后形成的位流通過(guò)JTAG電纜下載到具體的FPGA芯片中，進(jìn)行實(shí)際器件進(jìn)行物理測(cè)試，當(dāng)?shù)玫秸_的驗(yàn)證結(jié)果后就證明設(shè)計(jì)的正確性，再對(duì)FPGA配置或者投片生產(chǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信技術(shù)分析主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一個(gè)是光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是FPGA設(shè)計(jì)流程，在光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信技術(shù)設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是對(duì)FPGA設(shè)計(jì)，做好這方面的工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信技術(shù)有效掌握。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙麗嘉，孫旭東，楊杰.基于光纖技術(shù)的雷達(dá)高速通信技術(shù)研究[J].通訊世界，2017（18）：51-52.

（作者單位：廊坊開(kāi)發(fā)區(qū)中油新星電信工程有限公司）