光互聯技術在現代雷達系統中的應用

習斌+伍懷琪

摘 要：雷達系統在軍方武器制造方面得到了廣泛應用，新的作戰對象、環境和形式對雷達的發展方向提出了新要求，隨著數字化發展進程的加快，雷達系統也開始在發展過程中加入了數字化技術，雷達系統的工作環境是多功能、復雜的電磁環境，并且在雷達系統的工作過程中還要運用寬帶的成像能力和識別能力，導致出現了大量研發數據，使原始的數據處理系統進入了高負荷工作階段。

關鍵詞：光互聯技術；現代雷達系統；應用分析

當代的雷達系統陣列處理和信息處理的數據量擴大了將近幾十倍，使計算機的操作流程變得更加的繁瑣，雷達需要處理設計框架、進行海量數據傳輸、計算節點并達到交換、還要具有重構能力。本文主要介紹了光互聯技術在現代雷達系統中的應用，解決雷達的海量數據傳輸速度和線路問題，以及在信息節點交換和信號反饋等方面的應用。

一、現代雷達系統的發展

1.近年來，雷達系統實現了數字化改革，使其對信息的感知自由度和范圍得到了擴展。雷達系統的傳感器陣列能夠通過數字化技術使探測、通訊、偵查等能力實現同時多孔徑、多波束進行。雷達系統能夠通過靈活的適應波束實現能量在空間時間和多頻率維度領域的擴展和調度，提升了雷達的抗干擾能力和信息截獲能力。通過數字化技術的應用，現代雷達系統能夠對目標合成維像，在一維像和二維像中提取出目標的頻譜、速度和長度，對目標進行分類和識別。信號寬頻帶和寬空域的范圍感知和接收處理技術是雷達系統發展的主要需求， 頻帶擴展和孔徑綜合是為了滿足雷達的多功能運作。

2.復雜的電磁環境會產生對抗能力，要想解決對抗能力，要實現寬頻、多頻，增強使用靈活性，同時要對寬空域的覆蓋面積和具有較高精度的輻射源進行測量，增加空間的自由度以達到提升空時耦合地雜波的抑制能力。這些問題是造成當代的雷達系統陣列處理和信息處理的數據量擴大近幾十倍，使計算機的操作流程變得更加的繁瑣的主要原因，因此，相關人員要想辦法實現海量雷達信息數據的傳輸、準確計算節點信息的交換和建造可重構的處理框架。

3.在

二、光互聯技術在雷達系統中的應用

光互聯技術在雷達系統中應用的主要目的是為了完成數據的線路傳輸、海量信息數據的交換、設計框架、計算節點、進行重構。解決板間和片間帶寬的低功耗、交換、互聯。實現超寬帶、大動態、低噪聲，構建可復構的光纖傳輸通道。

1.雷達系統的多工能特點，要求接收機和天線要具備數字處理的多通道特性，孔徑分明，還要擁有多波束記得能力，可以同時實現帶寬的孔徑改變，使陣列的陣面具有三維動態調整能力和多功能復合能力，有效實現數據的流通，實時的處理雷達任務，讓平臺資源實現動態匹配。為了符合當前環境的實現要求，要對架構的高速傳輸大容量承載能力和信息數據交換能力進行增強。IO密集型數字處理系統的架構書籍節點不統一、數據的流量大、數據的傳輸交互頻繁、系統的結構既要滿足海量數據的同時計算，又要滿足高速數據的可重構計算，這對系統工程化提出了更多挑戰。

2.系統總線的要求主要是，要包含智能高寬帶的吞吐量、范圍內的延遲、可伸縮性、可靠性、實時性、準確性，電傳輸的距離和數據速率遇到了困境。（1）電信號需要中繼器的使用來保證信號的穩定傳輸，增加片上的傳輸延遲。（2）金屬線在運行過程中會遇到信號干擾，因此必須要讓最小線寬和線距在一定的范圍內，使板上和片上的布線密度得到提升，因此，怎樣有效的提高片上帶寬的密度成為了急需解決的問題。（3）功耗問題，雷達系統中的具有電阻性設備，能夠讓串聯電阻實現阻止信號傳輸出現信號衰減，互聯功耗的主要來源是高帶寬、長距離以及額外中繼器。光纖介質是雷達系統中數據傳輸的額主要載體，光纖介質不僅重量輕、而且結構簡單、使用便捷、切換速度快、信號顯示透明、阻止電磁干擾。傳輸寬帶、交換端口數目、拓撲網絡結構、傳輸距離等場合要通過多模、單模等多種方式進行傳輸，承載不同的協議來實現雷達的功能應用。

3.需實現的雷達系統功能包括：Rocket 10實現陣面海量數據傳輸，RapidlO、InfiniBand構建信息交換處理系統，FC InfiniBand、ENet協議構建電子系統。這些功能的實現能夠使雷達系統實現定時上行線路、狀態下行鏈路海量數據傳輸、形成高密度的運算環境，在協議空間實現數據內存的映射，交換和響應中斷。在構建電子系統時，要實現系統間的數據交互、協議轉換、中斷，保證數據的傳輸透明。

三、光交換技術在雷達系統中的發展

交換技術開始成為雷達系統發展的主要問題，光開關和光路交換已經被應用到了光纖網絡傳輸中，相關人士正在對空分路由和波分路由協議層的交換技術進行完善和創新。

1.光路交換技術。目前研發出的MEMs技術的微鏡陣列芯片，已經能夠實現640*640路信號的交換，但交換的端口數目太多，遠小于電路交換的規模和功耗。波分交換技術的使用實現了所有光路信號的交換，光路交換技術在對網絡數據進行切換后，數據源和數據傳輸通道會出現短時間的終端，這時就需要運用CDR進行重建，并且要保證重建的實踐大于MS級，目前的廣播業務還不能滿足需求，還需要快捷協議層的幫助。

2.全光路由交換技術。波分交換技術可以利用波長來區分傳輸通道，并利用波長創建出路由表，并根據相關規定進行數據協議設定，解析、導引數據包，實現全光波長的交換技術，這一工程的順利實施需要傳輸交換協議進行推動。

3.WDM技術的多通道傳輸。隨著雷達陣列的數字化發展，現已開始向大寬帶，多功能的運行理念進行發展，傳輸鏈路的帶寬還存在著很大不足，如果通過電域的頻分復用或者時分復用進行解決面臨著難度大、處理方式復雜、成本高等問題。因此，要利用WDM技術進行數據的多通道傳輸，不僅能提高傳輸的帶寬，還能夠保證傳輸質量和配置的靈活性，縮小鏈路的體積，減少鏈路的重量。WDM技術在光纖傳輸中還可以減少光纖的使用數量，將多通道的來源信號調制到不同的光載波上。

總結：光互聯技術的有超高寬帶、散熱量小、無電磁串擾、低能耗等應用優點。和傳統得電子載體相比，數據的處理速度和傳輸速度要提高將近3個數量級。電處理的集成度提高的同時，熱量和功耗也得到了不小的提升，對環境的要求也更加的嚴格，光互聯能夠保證在介質的傳輸過程中不會產生電磁干擾。并且光互聯技術能夠保證光的傳輸和轉換所需的能量變低。這些優點讓光互聯技術在現代雷達系統要求帶寬和速度的情況下，滿足信號處理機的理想運行。

參考文獻：

[1]王麗芬. 電力自動化技術在電力工程中的應用[J]. 電子技術與軟件工程，2016，（23）：144.

[2]黃忠平，吳剛，崔汪莉. 光互聯技術在現代雷達系統中的應用[J]. 電子技術與軟件工程，2017，（14）：117-119.

[3]易鋒，朱德智，史鴻生. RapidIO技術在雷達系統中的FPGA實現[J]. 科技視界，2016，（14）：28+30.

[4]殷東平. 雷達先進制造技術現狀與發展[J]. 電子機械工程，2016，32（04）：1-6.

作者簡介：

習斌，男（1986.1--），湖北襄陽人，助理工程師，本科，研究方向：火控雷達。

伍懷琪，男（1982.2——），四川資陽人，工程師，本科，研究方向：火控雷達頻率綜合器。