一種雷達陣地防護系統(tǒng)的通訊轉接設備設計

航天南湖電子信息技術股份有限公司 董 榮 王 梅 楊 柳

本文介紹了一種在雷達陣地防護系統(tǒng)中起轉接功能的通訊轉接設備的設計，該轉接設備主要工作于不同型號被保護雷達和相同接口的雷達誘餌設備之間，主要由接口轉接單元模塊和接口分發(fā)模塊組成，使得其通訊轉接設備具備足夠多類型的輸入接口和一定擴展性的輸出接口，使用光信號作為主要輸出接口滿足了未來接口發(fā)展的需求，滿足通用通訊轉接設備的設計需求。

雷達由于其自身探測、跟蹤掌握空域情報的特點，作為敵對的雙方在爆發(fā)沖突時，均會將其作為首批次打擊目標，所以為具有一定價值的雷達準備一套較完整具有保護功能的陣地防護系統(tǒng)就很有必要，其中作為陣地防護系統(tǒng)中可以模擬受保護雷達輻射的誘餌設備就是一個很重要的組成部分，考慮到目前不同的被保護雷達不同的對外接口和未來誘餌設備通用性統(tǒng)型情況，設計一種通用的通訊轉接設備將不同雷達各種接口信號轉換為指定接口信號的設備就非常有必要。通用的通訊轉接設備必須有如下特點：

（1）具有足夠多種類的信號接收接口；

（2）具有足夠多數(shù)量的信號接收接口；

（3）具有通用標準的信號輸出接口；

（4）接收或輸出的信號接口必須具備一定的性能指標。

1 工作原理

在雷達的陣地防護系統(tǒng)中，通訊轉接設備隸屬于監(jiān)控分系統(tǒng)，其自帶多種的誘餌控制信號、同步信號或誘餌激勵信號接收接口，滿足各型被保護雷達下發(fā)誘餌信號的接口要求，其中包括RS422、以太網(wǎng)光信號、以太網(wǎng)電信號、基于FPGA高速光信號的誘餌控制信號，RS422、調制同步信號、帶同步控制字光信號的同步信號，射頻電信號、射頻光信號的誘餌激勵信號。

為滿足對不同誘餌信號的接收和轉發(fā)，陣地防護系統(tǒng)布陣中誘餌設備常用3個誘餌設備，設計通訊轉接設備由兩部分組成：光電轉換器和光波分復用分發(fā)器，通訊轉接設備信號流程如圖1所示。

圖1 通訊轉接設備信號流程圖

2 工程設計

2.1 硬件設計

光電轉換器為基于FPGA控制芯片為主要核心的嵌入式控制板，使用的FPGA芯片型號為：XC7K325T-2FFG900I，該嵌入式控制板具備一般FPGA控制板的組成要求，其中包括電源及電源管理部分，時鐘部分，存儲部分以及驅動部分電路模塊；同時還包括電網(wǎng)絡收發(fā)部分、光信號收發(fā)部分、調制信號檢波部分、射頻轉光部分等光電轉換器特有的硬件部分電路模塊，光電轉換器硬件電路框圖如圖2所示。

圖2 光電轉換器硬件電路框圖

光波分復用分發(fā)器主要功能為將三路的信號波分為3種不同波長的光信號，并復用1根光纖輸出，后再經(jīng)過一分四的光功分器分別對應下發(fā)，光波分復用分發(fā)器中的波分復用器和光功分器均為較成熟的產(chǎn)品，各光設備廠家均有相應貨架產(chǎn)品提供。

2.2 軟件設計

通訊轉接設備軟件設計主要為光電轉換器的嵌入式軟件，光電轉換器嵌入式軟件運行在FPGA上，軟件開發(fā)采用Vivado 2018開發(fā)軟件開發(fā)，主要使用Verilog HDL語言為編程語言。

光電轉換控制板軟件主要功能是將不同形式的同步信號和不同通訊類型的時序控制通訊信號轉換為帶同步控制字的高速的通訊信號，最后通過FPGA的高速GTX串行接口下發(fā)。其軟件模塊框圖如圖3所示。

圖3 光電轉換控制板軟件框圖

（1）GTX高速編解碼軟件模塊：使用標準FPGA的高速IP核對接收的高速串行信號進行解碼操作，解碼出同步信號或時序控制信號。

（2）光以太網(wǎng)編解碼軟件模塊：使用標準FPGA的串行網(wǎng)絡解包IP核對光以太網(wǎng)信號進行解碼操作，解碼時序控制信號。

（3）電以太網(wǎng)編解碼軟件模塊：使用標準FPGA的并行網(wǎng)絡解包IP核對光以太網(wǎng)信號進行解碼操作，解碼時序控制信號。

（4）Uart串口通訊模塊：按照標準Uart串口通訊格式解碼信號，解碼時序控制信號。

（5）同步信號選擇下發(fā)軟件模塊：根據(jù)接收的三個源頭的同步信號，判斷信號源是那一個，并將該源頭的同步信號轉發(fā)。

（6）時序控制信號選擇下發(fā)軟件模塊：根據(jù)接收的四個源頭的時序控制信號，判斷信號源是那一個，并將該源頭的時序控制信號轉發(fā)。

（7）分時下發(fā)軟件模塊：以同步信號為觸發(fā)，當同步信號有效時下發(fā)特殊同步控制字，其他時間下發(fā)時序控制碼。

（8）GTX高速編解碼軟件模塊：使用標準FPGA的高速IP核對高速串行信號進行編碼，將帶同步控制字的時序控制信號下發(fā)。

結束語：設計的通訊轉接設備具備足夠多類型的輸入接口和一定擴展性的輸出接口，很好滿足了陣地防護誘餌信號的接收和轉發(fā)，由接口轉接單元模塊和接口分發(fā)模塊的結構組成方式，也使得其在未來改進時具備一定的可擴展性，滿足了未來接口發(fā)展的需求，滿足通用通訊轉接設備的設計需求。