CN110543121A - 全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 - Google Patents
全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110543121A CN110543121A CN201910810850.0A CN201910810850A CN110543121A CN 110543121 A CN110543121 A CN 110543121A CN 201910810850 A CN201910810850 A CN 201910810850A CN 110543121 A CN110543121 A CN 110543121A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- synchronous
- instruction
- clock
- control
- reference clock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/25—Pc structure of the system
- G05B2219/25257—Microcontroller
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明提出的一种全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，旨在提供一种功能实现简单可靠，具有通用性的指令同步分发控制装置。本发明通过下述技术方案予以实现：参考时钟和同步时钟产生模块采用基于外部参考时钟和同步时钟，产生主控指令分发控制单元、分布式指令接收同步控制单元的工作参考时钟和同步时钟，主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟，向分布式指令接收同步控制单元分发控制指令，分布式指令接收同步控制单元根据工作参考时钟、同步时钟，统计接收指令的精确时间，并根据所有分布式指令接收同步控制单元的最大接收指令时间，设置控制指令、同步执行时间，在正确接收指令后即时同步执行控制指令，同步到同一个数字参考时钟。
Description
技术领域
本发明涉及一种广泛应用于雷达、通信、航天等领域的大规模全数字相控阵系统指令同步分发控制装置。
背景技术
在常规大规模电扫的全数字相控阵系统中，整个信号链路包括天线阵元、收发模拟信道、AD/DA、数字波束形成设备、信号处理终端。实际工程建设中，相控阵天线阵面通常是由几百个到几万个不等的通过相位进行控制的通道激励辐射单元构成的，一般均包含大量天线单元。通过发射机输出端将信号送至天线阵面中各个辐射单元或将天线阵面中各个辐射单元接收到的信号送至接收机输入端的过程，称为馈电，而将为阵列中各个天线单元通道提供实现波束扫描或改变波束形状所要求的相位分布称为馈相。其中的馈电方式主要包括强制馈电与空间馈电两种，改变波束形状所要求的各通道激励相位是通过微波器件―移相器实现的。由于相控阵雷达在定位和搜索目标的过程中，数字波束形成设备的波束指向不稳定和偏离目标的现象很容易发生。阵元数量庞大，显示的数组没有参考值。通常将整个天线阵面划分为多个子阵单元进行集成设计，每个子阵单元最为一个单独的小系统单独接收参考时钟和同步参考信号并单独馈电。随着故障单元个数的增多，无论阵面出现的是单故障，还是多故障，都会使天线的增益下降，最大副瓣电平抬高，辐射功率降低。由于整个相控阵同步控制系统在工作过程中需要将合适的阵列权值以及控制指令施加到每个子阵的每一个阵元，而相控阵同步控制系统工作指令均从相控阵系统监控终端软件发出，往往需要经过多级转发才能到达每个子阵单元完成指令执行。由于全数字相控阵系统数字化是在前端完成的,全数字相控阵系统前端时间测量都需要精确的同步时钟,要求全数字相控阵系统全局范围内的具有高精度时钟，并且传输通道还要兼顾指令与时钟的传输。由于环境温度等条件变化带来的漂移影响，而且前端测量的数据量比较大,如何将全数字相控阵系统后端的系统时钟精确地分发到前端，以及将前端测量数据实时传输到后端成为了前端数字化架构的难题。为了保证相控阵通道的相位一致性，在保证模拟链路各个阵元通道的一致性的前提下，还需要保证数字域的处理单元分布式传输的指令分发控制和处理同步。现有技术针对基于子阵划分的全数字相控阵系统，整个系统通常采用分布式的多级数字处理单元实现，对数字信号处理和传输的同步要求较高，相控阵同步控制系统工作过程中通常需要对每一个分布式的单元进行实时控制，因此对分布式的数字处理单元进行同步设计时，不仅仅要考虑数字处理和传输的同步，还需要同时考虑控制指令的同步分发和控制。假设采用开环控制指令分发和控制，受传输链路时延和分布式数字处理单元的接收处理时延抖动的影响，会导致各个单元指令实际执行时间产生不确定抖动，导致系统性能下降甚至无法正常工作。
发明内容
本发明的目的是针对全数字相控阵系统的指令分发控制问题，提出一种功能实现简单可靠，具有通用性，实现对分布式数字处理单元的指令同步分发、接收和执行的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置。
本发明的上述目的可以通过以措施来得到，一种全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，包括：参考时钟和同步时钟产生模块、主控指令分发控制单元、N个分布式指令接收同步控制单元，其特征在于：参考时钟和同步时钟产生模块采用基于外部参考时钟和同步时钟，产生主控指令分发控制单元、分布式指令接收同步控制单元的工作参考时钟和同步时钟，主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟，向分布式指令接收同步控制单元分发控制指令，分布式指令接收同步控制单元读取分发控制指令及传输数据，根据工作参考时钟、同步时钟，统计接收指令的精确时间，并根据所有分布式指令接收同步控制单元的最大接收指令时间，设置控制指令、同步执行时间，在正确接收指令后，即时同步执行控制指令，同步到同一个数字参考时钟。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
功能实现简单可靠。本发明采用参考时钟和同步时钟产生模块、主控指令分发控制单元、N个分布式指令接收同步控制单元，基于参考时钟和同步时钟产生模块的参考时钟和同步时钟作为时间参考，对指令分发和接收进行时间精确测量控制，精确同步时钟分发以及数据、指令与时钟的融合传输，确保全数字相控阵系统所有数字处理单元的控制指令分发、传输到接收的时间精确可控，根据所有分布式指令接收同步控制单元的最大接收指令时间设置控制指令，同步执行时间在指令接收之后，从而保证控制指令执行正确，且同步到同一个数字参考时钟，功能实现简单可靠。
具有通用性。本发明在全数字相控阵系统中，采用可与其它模块共用参考时钟和同步时钟，功能相对独立，方便系统时钟统一设计的N个分布式指令接收同步控制单元，实现快速同步，不仅适用于全数字相控阵系统，也可用于类似需求的点对多级多点的指令分发控制应用场景。可为后续的大型相控阵天线控制技术提供可靠的数据支持。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明。
图1是本发明全数字相控阵系统指令同步分发控制装置的原理框图。
图2是图1参考时钟和同步时钟产生模块、主控指令分发控制单元、N个分布式指令接收同步控制单元的指令同步分发控制时序框图。
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的实施例中，一种全数字相控阵系统指令同步分发控制方法及装置，包括：1个参考时钟和同步时钟产生模块、1个主控指令分发控制单元、N个分布式指令接收同步控制单元。其中，参考时钟和同步时钟产生模块采用基于外部参考时钟和同步时钟，产生主控指令分发控制单元、分布式指令接收同步控制单元的工作参考时钟和同步时钟。主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟向分布式指令接收同步控制单元分发控制指令。每个分布式指令接收同步控制单元均根据工作参考时钟、同步时钟统计接收指令的精确时间，根据N个分布式指令接收同步控制单元的最大接收指令时间设置控制指令同步执行时间在指令正确接收之后，即时同步执行控制指令，同步到同一个数字参考时钟。从而保证控制指令即时同步执行。
参阅图2。参考时钟和同步时钟产生模块根据参考时钟产生参考时钟和同步时钟，作为指令同步分发控制时序的时钟参考。为保证任意一个同步指令均能够在当前同步时钟内完成同步执行，参考时钟和同步时钟产生模块设置远高于同步时钟频率的参考时钟频率和不低于控制指令控制频率的同步时钟频率。
假设主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟，且每一个同步时钟周期只发送一条控制指令。主控指令分发控制单元向N个分布式指令接收同步控制单元分发与同步脉冲的上升沿对齐的精确时间为T0的控制指令0，经过多级分布式传输和解析，到每个分布式指令接收同步控制单元的的传输处理时延存在随机抖动，其中，分布式指令接收同步控制单元1接收完成控制指令0的时间为T1，分布式指令接收同步控制单元N接收完成控制指令0的时间为T2，N个分布式指令接收同步控制单元的最晚控制指令接收完成时间为T3。N个分布式指令接收同步控制单元在确保所有单元的控制指令0均接受到后同步执行指令0的时间为T4，指令0执行完成时间为T5，下一个同步时钟上升沿时刻为T6，表示当前同步周期结束，下一个同步时钟周期开始。每个同步时钟周期均可以重复以上流程，同步分发控制并依此执行指令1～指令M。
参考时钟和同步时钟产生模块针对不同的具体需求应用，在每个同步时钟周期内，可以根据实际需要的指令长度和指令个数需求，发送不同长度的多条连续或间隔的指令。也可以根据实际发送指令的间隔，间隔多个时钟周期发送指令。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明中，参考时钟频率、同步时钟频率、参考时钟周期、同步时钟周期、指令个数M、分布式指令接收同步控制单元数N和时间T0～T5等只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在有同步指令分发的应用场景实施时，根据具体应用范围，其实施方式均会有改变之处，综上所述，本说明书实施例的内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，包括：参考时钟和同步时钟产生模块、主控指令分发控制单元、N个分布式指令接收同步控制单元，其特征在于：参考时钟和同步时钟产生模块采用基于外部参考时钟和同步时钟，产生主控指令分发控制单元、分布式指令接收同步控制单元的工作参考时钟和同步时钟，主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟，向分布式指令接收同步控制单元分发控制指令，分布式指令接收同步控制单元读取分发控制指令及传输数据，根据工作参考时钟、同步时钟，统计接收指令的精确时间，并根据所有分布式指令接收同步控制单元的最大接收指令时间，设置控制指令、同步执行时间，在正确接收指令后，即时同步执行控制指令，同步到同一个数字参考时钟。
2.如权利要求1所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：参考时钟和同步时钟产生模块根据参考时钟产生参考时钟和同步时钟，作为指令同步分发控制时序的时钟参考。
3.如权利要求1所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：为保证任意一个同步指令均能够在当前同步时钟内完成同步执行，参考时钟和同步时钟产生模块设置远高于同步时钟频率的参考时钟频率和不低于控制指令控制频率的同步时钟频率。
4.如权利要求1所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：主控指令分发控制单元根据工作参考时钟和同步时钟，且每一个同步时钟周期只发送一条控制指令。
5.如权利要求4所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：主控指令分发控制单元向N个分布式指令接收同步控制单元分发与同步脉冲的上升沿对齐的精确时间为T0的控制指令0，经过多级分布式传输和解析，到每个分布式指令接收同步控制单元的的传输处理时延存在随机抖动。
6.如权利要求5所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：分布式指令接收同步控制单元1接收完成控制指令0的时间为T1，分布式指令接收同步控制单元N接收完成控制指令0的时间为T2，N个分布式指令接收同步控制单元的最晚控制指令接收完成时间为T3。
7.如权利要求6所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：N个分布式指令接收同步控制单元在确保所有单元的控制指令0均接受到后同步执行指令0的时间为T4，指令0执行完成时间为T5，下一个同步时钟上升沿时刻为T6，表示当前同步周期结束，下一个同步时钟周期开始，并且每个同步时钟周期均可以重复以上流程，同步分发控制并依此执行指令1～指令M。
8.如权利要求1所述的全数字相控阵系统指令同步分发控制装置，其特征在于：参考时钟和同步时钟产生模块针对不同的具体需求应用，在每个同步时钟周期内，根据实际需要的指令长度和指令个数需求，发送不同长度的多条连续或间隔的指令，或根据实际发送指令的间隔，间隔多个时钟周期发送指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910810850.0A CN110543121A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910810850.0A CN110543121A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110543121A true CN110543121A (zh) | 2019-12-06 |
Family
ID=68712317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910810850.0A Pending CN110543121A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110543121A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112165350A (zh) * | 2020-08-24 | 2021-01-01 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种面向中低轨卫星下行相控阵捷变波束控制装置及方法 |
| CN112260890A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-22 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 数字阵列时延测量方法 |
| CN112290217A (zh) * | 2020-09-04 | 2021-01-29 | 北京遥感设备研究所 | 一种卫星通信相控阵天线波束同步切换方法 |
| CN116302114A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-06-23 | 进迭时空(珠海)科技有限公司 | 一种针对支持指令宏融合cpu的编译器指令调度优化方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1954492A (zh) * | 2004-05-13 | 2007-04-25 | 汤姆逊许可证公司 | 在存在抖动时钟源时使时钟发生器同步的方法和装置 |
| US20110202786A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | The Regents Of The University Of Michigan | Stalling synchronisation circuits in response to a late data signal |
| CN102377703A (zh) * | 2010-08-09 | 2012-03-14 | 索尼公司 | 发送电路和通信系统 |
| US20130203424A1 (en) * | 2010-10-11 | 2013-08-08 | Nokia Siemens Networks Oy | Method and Apparatus for Distributing Synchronization Information |
| CN108111245A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-06-01 | 浙江大学 | 光纤传输通道时钟同步系统及其方法 |
| CN109104260A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-28 | 电子科技大学 | 板卡式多通道数据采集系统的同步方法 |
| CN109683137A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-26 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种应用于相控阵雷达的多通道同步方法 |
-
2019
- 2019-08-30 CN CN201910810850.0A patent/CN110543121A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1954492A (zh) * | 2004-05-13 | 2007-04-25 | 汤姆逊许可证公司 | 在存在抖动时钟源时使时钟发生器同步的方法和装置 |
| US20110202786A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | The Regents Of The University Of Michigan | Stalling synchronisation circuits in response to a late data signal |
| CN102377703A (zh) * | 2010-08-09 | 2012-03-14 | 索尼公司 | 发送电路和通信系统 |
| US20130203424A1 (en) * | 2010-10-11 | 2013-08-08 | Nokia Siemens Networks Oy | Method and Apparatus for Distributing Synchronization Information |
| CN108111245A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-06-01 | 浙江大学 | 光纤传输通道时钟同步系统及其方法 |
| CN109104260A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-28 | 电子科技大学 | 板卡式多通道数据采集系统的同步方法 |
| CN109683137A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-26 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种应用于相控阵雷达的多通道同步方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112165350A (zh) * | 2020-08-24 | 2021-01-01 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种面向中低轨卫星下行相控阵捷变波束控制装置及方法 |
| CN112165350B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-04-12 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种面向中低轨卫星下行相控阵捷变波束控制装置及方法 |
| CN112290217A (zh) * | 2020-09-04 | 2021-01-29 | 北京遥感设备研究所 | 一种卫星通信相控阵天线波束同步切换方法 |
| CN112290217B (zh) * | 2020-09-04 | 2023-06-20 | 北京遥感设备研究所 | 一种卫星通信相控阵天线波束同步切换方法 |
| CN112260890A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-22 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 数字阵列时延测量方法 |
| CN112260890B (zh) * | 2020-09-28 | 2022-09-02 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 数字阵列时延测量方法 |
| CN116302114A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-06-23 | 进迭时空(珠海)科技有限公司 | 一种针对支持指令宏融合cpu的编译器指令调度优化方法 |
| CN116302114B (zh) * | 2023-02-24 | 2024-01-23 | 进迭时空(珠海)科技有限公司 | 一种针对支持指令宏融合cpu的编译器指令调度优化方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110543121A (zh) | 全数字相控阵系统指令同步分发控制装置 | |
| CN112054867B (zh) | 大规模数字阵列信号同步采集系统 | |
| CN109617552B (zh) | 多通道模数转换系统及其转换方法 | |
| CN112260890B (zh) | 数字阵列时延测量方法 | |
| CN109633568A (zh) | 基于光纤接口的全数字阵列雷达波束形成器设计方法 | |
| CN104597433A (zh) | 一种相控阵天线多波束自动校准装置及其自动校准方法 | |
| CN109683137A (zh) | 一种应用于相控阵雷达的多通道同步方法 | |
| CN109298669A (zh) | 一种适用于大规模阵列波束赋形的模块化高精度控制系统及方法 | |
| CN109032498B (zh) | 一种多fpga的多通道采集系统的波形量化同步方法 | |
| US11153067B2 (en) | Chip to chip time synchronization | |
| CN108738127B (zh) | 射频拉远单元、基带处理单元、分布式基站及其同步方法 | |
| CN102201848A (zh) | 基于发射天线的多通道同步上变频系统及方法 | |
| CN112235860A (zh) | 有源天线单元时延对齐方法、装置及有源天线单元 | |
| CN108601080B (zh) | 一种基于无线通信的时间同步信号传输方法和装置 | |
| CN210516994U (zh) | 一种多tr组件移相器同步控制系统及二维有源相控阵天线 | |
| CN110113046B (zh) | 用于高分辨率雷达阵列系统的频率源无线同步与校准方法 | |
| CN113949945B (zh) | 一种适用于超宽带测向的可扩展架构 | |
| CN115149950B (zh) | 大规模子阵化数字阵列多通道同步采样系统 | |
| CN115664628B (zh) | 一种多通道数字同步变频方法及系统 | |
| CN116582234A (zh) | 一种基于相控阵系统数据同步方法 | |
| CN112147581B (zh) | 一种高精度时间基准的分布式波束控制方法 | |
| CN104810620A (zh) | 一种非相参校正相控阵系统及方法 | |
| RU119530U1 (ru) | Активная фазированная антенная решетка | |
| KR101864837B1 (ko) | 수신기의 클럭 생성 장치 | |
| CN106405270A (zh) | 支持多t/r组件测试的收发切换控制信号产生方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191206 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |