基于光纖技術的雷達高速通信技術分析

孔令飛

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

關鍵詞：光纖技術；雷達高速；通信技術

前言

隨著信息社會到來，需在傳輸信息技術中有著更高要求。采用光纖傳輸信號，能夠實現高速傳輸要求。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.光纖技術的雷達高速通信系統硬件結構

在這個系統的設計中主要目的是完成光纖數據的基帶信號校驗調節、校驗、接受等功能，最后是輸出中頻模擬信號。

系統在設計時主要包括了五個部分的電路模塊單元：（1）時鐘驅動單元：這個部分包括兩個方面的內容，一個是時鐘驅動器，另一個是變壓器，兩個方面的內容主要是對時鐘輸出的信號處理，而且還需要對FPGA提供時鐘作用[1] 。（2）光纖通信單元：這個方面內容主要包括三個部分，一個是光收發器；另一個是高速串行器，最后是一個是外圍電路，這個部件的主要功能是對光電的轉換，以及在高速串行數據串或者是并之間轉換。（3）FPGA單元：這個方面內容主要包括三個方面，一個是FPGA芯片，另一個是配置電路，最后一個是外圍電源。這個部分中是整個系統核心部分，主要是對數據校驗、采集工作，以及對相關元件的配置功能。（4）數字正交調制單元：這個方面內容主要包括兩個部分，一個是數字上變器，另一個是低通濾波器。這個部件的主要功能是該電路將基帶數據進行上變頻，并且轉換成為中頻信號以后輸出。（5）電源供電單元：這個電源的主要作用是為系統提供電源。

1.1時鐘處理單元

時鐘單元的主要作用是對輸出的時鐘信息開展處理工作，處理過程中需要把時鐘信號處理成為FPGA專用的時鐘引腳，而且還要兼容倆種信號，一種是LVPECL信號，另一種是LVDS電平信號，整個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部分組成，一個是光收發器，另一個是高速串行器，最后一個是解串器電路。這個部件功能主要是起到兩個方面作用，一個是光電信號轉換，另一個是數據流的串和并轉換。

光收發器接口電路主要功能是在數據流信號轉換成為光信號，然后是采用光纖的作用把光信號傳輸出去，或者是接收功能中是把在光纖傳輸的光信號，轉換成為數據流信號。在光收發器中主要采用兩種設備，一種光接收器，另一個是光發射器。采用這兩種設備傳輸的光要求是1310nm，采用光纖器傳輸的距離最遠是可以到達10公里。

2.FPGA設計流程

在對FPGA設計的輸入流程中具體內容在圖1中表述。

圖1 FPGA設計流程圖

2.1設計定義

在一般情況下，采用設計方案時采用自頂向下設計方法，設計過程中需要包括設計部分分成若干個模塊，然后是把每一個模塊化分為下一層次的基本單元，而且在每一個單元中設計時需要提出單元的功能要求，設計人員再根據功能模塊的要求對每一個模塊開始設計工作。

2.2硬件描述語言

目前影響硬件語言標準主要有兩種，一種是HDL，另一種是IEEE。在這兩種標準中又產生兩種硬件描述語言，一種是VHDL，另一種是HDL，這樣的兩種硬件描述語言。在采用HDL語言描述時有著三個方面的特點，一個是強大的建模能力，另一個是良好的擴展性能，最后一個是使用的語法簡潔，正是有著這三個方的作用，所以這種語言描述有著逐漸廣泛使用的趨勢。此外在FPGA各生產廠家推出產品時也會附帶專用的語言。HDL在輸出方向上有著很強的移植性，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使用設計中，這種語言主要是采用在大規模的集成電路的設計中采用，在本次設計的原理中，也主要是采用HDL語言來進行編程處理。

2.3功能仿真

功能仿真主要是對邏輯功能進行測試，這種測試工作開展是不會關系到具體的部件表現出的物理狀況。

2.4邏輯綜合

在邏輯綜合中所講述的綜合，主要包括兩個方面內容，一個是給定的邏輯輸出，另一個是給定的約束條件，通過采用對FPGA的軟件開發以后，實現性能優化處理，獲得一個滿足約束要求的電路實施方案。邏輯綜合設施需要滿足兩個條件，一個是邏輯設計的描述，另一個是邏輯設計的約束條件，邏輯綜合的結果是一個硬件電路的實現方案。因此可以這樣講，邏輯綜合的過程其實是系統設計優化的一個過程，也可以看著是系統設計實現的一個過程，最后獲得的電路結果中不僅和綜合器的工作性能有關系，還和物理元件有著直接關系。

2.5布線和布局

布局的主要內容是指在采用FPGA開發軟件中，這種軟件生成的網標信息，將硬件電路的實施方案分配到器件的內部具體位置。布線主要是指在采用的FPGA開發軟件中根據布局完成的相應結果，然后實現對所有電氣連接。一般的情況中如果使用約束條件，FPGA是可以開展有目的操作，這種有著目標操作可以有效實現布線和布局結果在某種程度上實現最優化效果。FPGA在設計時是否成功其關鍵因素是兩個，一個是布局，另一個是布線。

2.6后防真

后仿真中主要指的內容是采用FPGA設計軟件進行開發以后對已經實現的設計進行仿真，以此來分析設計的功能在實際使用過程中能否滿足設計需要。

2.7靜態時序分析

在靜態時序分析中可以是在FPGA設計最重要的一個步驟，而且在開展這方面設計工作時也是工作量最大的一個。靜態時序分析是不需要用戶產生輸入測試激勵，它是允許設計者采用詳細的分析，特別是對關鍵路徑分析，以此來獲得時序報告，這種報告的獲得能夠使其計算出各種性能的滿足條件。在采用靜態時序分析中，是整個FPGA設計的重點，如果在采用靜態分析中發現時序不能夠滿足設計要求時，這種情況中需要重新開展邏輯綜合、布局和布線、后仿真和靜態時序分析這四個方面的工作內容。

2.8系統測試

在開展的功能仿真正確的前提下，以及在時序仿真的正確的前提下，將綜合后形成的位流通過JTAG電纜下載到具體的FPGA芯片中，進行實際器件進行物理測試，當得到正確的驗證結果后就證明設計的正確性，再對FPGA配置或者投片生產。

結束語

綜上所述，在光纖技術的雷達高速通信技術分析主要包括兩個方面的內容，一個是光纖技術的雷達高速通信系統硬件結構，另一個是FPGA設計流程，在光纖技術的雷達高速通信技術設計中，最關鍵的是對FPGA設計，做好這方面的工作，實現對光纖技術的雷達高速通信技術有效掌握。

參考文獻：

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

（作者單位：廊坊開發區中油新星電信工程有限公司）