基于光纤技术的雷达高速通信技术研究

摘要：在当前科技迅速发展的助力下，我国的雷达通信技术也在蓬勃发展，基本可实现对于运动目标的检测与锁定，纵向横向成像。雷达技术的发展，在军事、天文等领域运用广泛，雷达技术的日趋完善、不断发展，为我国整体实力的提升起到了极大的推动作用。随着雷达技术的迅速发展，对信息传输的速度与质量也提出了较高的要求，光纤技术的引入，会大大改善传输问题所带来的困扰。

关键词：光纤技术；雷达；高速通信技术

一、雷达宽带信号接收

雷达接收系统主要由接收天线、射频前端、宽带模数转换器、数字信号处理器等组成，以往的雷达接受系统基本都是采用模拟器来实现，目前已经全面运用数字化技术来进行实现了。以往在信息传输速度方面，存在传输速度慢，信息不完整，实时性差等问题，而随着光线技术的发展与应用，大大的改善了以往的问题，提高了信息传输速率。现在雷达数字接收系统普遍采用带通采样定理，对模拟中频信号进行收集，在数字域进行下变频（Digital Down Convert，DDC）和抽取滤波处理，以获得基带信号，然后对其进行预处理后通过高速数据传输的技术发送给信号接收端。在信号接收端中，通过高速数据接收技术进行数据的接收，或者进行数字上的变频（Digital UP Convert，DUC）恢复出模拟信号，或者处理后直接送至显示器成像。

二、硬件机构研究

本系统主要应用于对光线数据进行接收、解码、校验、基带信号的正交调制等，最后将所得的中频模拟信号输出去。实现系统正常运作的基础是硬件系统的支持，所以需要对硬件机构进行研究，通过研究系统的运作，来进一步调试、调整各系统之间的协调性、整体性，从而使得系统无论是从硬件方面，还是软件方面都变得更加完善，为进一步提升系统整体效率提供可能性。

系统主要有五部分电路模块单元组成：第一部分，时钟驱动单元，由变压器和时钟驱动器组成。第二部分，光纤通讯单元，由光收发器、高速串行器、高速解串器和相应的外部电路组成，主要功能是将信号进行分类整合处理，然后进行传输，最后解析拆分等。第三部分，FPGA单元，FPGA是整个系统的核心，主要功能是进行数据的采集、解析。校验等功能，是利用FPGA芯片对所有数据进行统一处理的过程。第四部分是数字正交调制单元，主要进行数据的转换功能，将数据进行数字化处理，从而变成更便于传输的数据流模式。第五部分，电源供电单元，为整个系统进行供电，保证电力的持续输出[1]。

三、控制核心设计研究

前文提到过FPGA就是整个控制系统的核心，其设计内容极为复杂，流程繁琐。FPGA设计输入分为设计定义、功能仿真、逻辑综合、布局分布、HDL实现、后仿真、静态时序分析、系统调试，八个步骤。每个步骤之间都存在着连带关系，环环相扣，缺一不可。

（一）设计定义

在系统设计之初就应该完成对设计内容的定义，保证设计方案的可行性。要求设计人员认真分析设计内容，从设计需求、设计指标、设计复杂程度等多方面进行综合分析，以确保设计方案的科学合理，保证设计方案可以实施。一般的设计方法是将整个系统进行拆分，分成几大模块，然后将不同的模块下放到相关单位，进行不同模块的专项处理[2]。

（二）HDL实现

System Verilog HDL因其具有语法简单明了、扩展性良好和强大的建模能力在与其他专用语言，例如：Altera的AHD、VHDL（Very High -speed Hardware Description Language， VHDL）等，的竞争中脱颖而出，并受到广泛应用。如今大部分系统语言的输入方法都是采用Verilog HDL进行编程。

（三）功能仿真

功能仿真也称之为综合前仿真（Pre-Synthesis Simulation）。前仿真的核心内容是测试逻辑功能，不需要考虑器件内部的情况，因此处理速度较快。

（四）后仿真

后仿真的运用需要应用到DPGA设计软件，后仿真的目的在于，对模拟器件进行实际运转过程的运行情况的仿真模拟，通过温度。延时的不同，来收集运行中的各项参数，预测器件运行过程中可能会存在的问题，以及验证设计的可行性。后仿真的测试结果，最接近于器件运行的实际情况。

（五）逻辑综合

综合（Synthesize）就是通过在逻辑输出及相关条件的约束下，通过使用FPGA等软件进行系统优化，获得一个满足于设计要求的实现方案。逻辑综合的结果是一个硬件电路的实施方案，所以逻辑综合的实验过程也是对系统设计进行优化与预测的过程，最后得出的结构，与综合其物理器件等的工作性能均有关系[3]。

（六）布局布线

布局主要是依据FPGA开发软件生成的网标信息，将所得到的硬件电路实施方案进行合理分配到器件内部的具体位置。布线是在布局完成后，进行全部的电气连接的过程。通过对FPHA软件的应用可以达到布局与布线做大成都的进行优化的目的，是FPGA设计成功与否的关键点。

（七）静态时序分析

静态时序分析（Time Quest Timing Analyzer），是整个FPGA设计中最重要的环节，也是任务量最大的环节。分析的过程中并不需要用户进行输入测试激励，通过设计者对关键路径进行科学而详尽的分析，从而得出时序报告，以求得各器件性能的满足条件，如果分析过程中发现时序不满足或处于临界状态，则需要重新进行逻辑综合、布局布线、后仿真和静态时许分析等一些列步骤[4]。

（八）系统调试

在各方面测试结果都正常的前提下，将综合处理后形成的位流信息通过JTAG电缆下载到具体的FPGA芯片，然后再进行实际的器件操作实验，通过全方位的实验测试结果来证明设计的合理性、正确性，最后才可以对FPGA进行配置或者投片生产工作。

四、结论

基于光纤技术的雷达高速通信技术研究，现代雷达数据传输质量与效率得到了显著地提升，但是由于其专业性较强，所以后续的发展与科研人员的技术水平、专业素质的提升离不开关系。经过本文研究后得出以下总结：

（一）基于光纤技术的雷达高速通信的实现没需要更系统的整体运作，共同支撑，尤其是信息传输过程，需要充分利用光纤技术优势，进行合理设计与规划，确保系统平稳安全的运作。

（二）基于光纤技术的雷达接收系统设计内容较多，其重点内容是对硬件结构以及核心的控制，是整个设计合理性、科学性的保障。因此要求研究人员在相关功能技能研发的基础上，更加明确重要点，做好充分的准备工作。

参考文献

[1]韦阮威.关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[J].通讯世界，2016（13）：91～92.

[2]朱皓然，郑力.高速光纤通信系统中电子色散补偿技術的研究[J].中国新通信，2015（21）：38.

[3]王伟.高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016（02）：210～211.

[4]]宋红军.高速光纤通信系统中的 OFDM 调制解调技术的仿真与实现[J].信息通信，2015～（06）：190