基于光纤技术的雷达高速通信技术分析

孔令飞

摘 要：在信息传输中主要有着两种方式，一种是采用电信号传输，另一种是采用光信号传输，在本文阐述中主要是对光纤技术的雷达高速通信技术分析。

关键词：光纤技术；雷达高速；通信技术

前言

随着信息社会到来，需在传输信息技术中有着更高要求。采用光纤传输信号，能够实现高速传输要求。因此在信息传输方式中，主要采用的传输是光纤传输模式。

1.光纤技术的雷达高速通信系统硬件结构

在这个系统的设计中主要目的是完成光纤数据的基带信号校验调节、校验、接受等功能，最后是输出中频模拟信号。

系统在设计时主要包括了五个部分的电路模块单元：（1）时钟驱动单元：这个部分包括两个方面的内容，一个是时钟驱动器，另一个是变压器，两个方面的内容主要是对时钟输出的信号处理，而且还需要对FPGA提供时钟作用[1] 。（2）光纤通信单元：这个方面内容主要包括三个部分，一个是光收发器；另一个是高速串行器，最后是一个是外围电路，这个部件的主要功能是对光电的转换，以及在高速串行数据串或者是并之间转换。（3）FPGA单元：这个方面内容主要包括三个方面，一个是FPGA芯片，另一个是配置电路，最后一个是外围电源。这个部分中是整个系统核心部分，主要是对数据校验、采集工作，以及对相关元件的配置功能。（4）数字正交调制单元：这个方面内容主要包括两个部分，一个是数字上变器，另一个是低通滤波器。这个部件的主要功能是该电路将基带数据进行上变频，并且转换成为中频信号以后输出。（5）电源供电单元：这个电源的主要作用是为系统提供电源。

1.1时钟处理单元

时钟单元的主要作用是对输出的时钟信息开展处理工作，处理过程中需要把时钟信号处理成为FPGA专用的时钟引脚，而且还要兼容俩种信号，一种是LVPECL信号，另一种是LVDS电平信号，整个的电路单元中是采用MC100ES6210为核心。

1.2光纤通信单元

光纤通信单元主要由三个部分组成，一个是光收发器，另一个是高速串行器，最后一个是解串器电路。这个部件功能主要是起到两个方面作用，一个是光电信号转换，另一个是数据流的串和并转换。

光收发器接口电路主要功能是在数据流信号转换成为光信号，然后是采用光纤的作用把光信号传输出去，或者是接收功能中是把在光纤传输的光信号，转换成为数据流信号。在光收发器中主要采用两种设备，一种光接收器，另一个是光发射器。采用这两种设备传输的光要求是1310nm，采用光纤器传输的距离最远是可以到达10公里。

2.FPGA设计流程

在对FPGA设计的输入流程中具体内容在图1中表述。

图1 FPGA设计流程图

2.1设计定义

在一般情况下，采用设计方案时采用自顶向下设计方法，设计过程中需要包括设计部分分成若干个模块，然后是把每一个模块化分为下一层次的基本单元，而且在每一个单元中设计时需要提出单元的功能要求，设计人员再根据功能模块的要求对每一个模块开始设计工作。

2.2硬件描述语言

目前影响硬件语言标准主要有两种，一种是HDL，另一种是IEEE。在这两种标准中又产生两种硬件描述语言，一种是VHDL，另一种是HDL，这样的两种硬件描述语言。在采用HDL语言描述时有着三个方面的特点，一个是强大的建模能力，另一个是良好的扩展性能，最后一个是使用的语法简洁，正是有着这三个方的作用，所以这种语言描述有着逐渐广泛使用的趋势。此外在FPGA各生产厂家推出产品时也会附带专用的语言。HDL在输出方向上有着很强的移植性，而且在通用性能上也是非常好，这些功能便于模块的划分。HDL使用设计中，这种语言主要是采用在大规模的集成电路的设计中采用，在本次设计的原理中，也主要是采用HDL语言来进行编程处理。

2.3功能仿真

功能仿真主要是对逻辑功能进行测试，这种测试工作开展是不会关系到具体的部件表现出的物理状况。

2.4逻辑综合

在逻辑综合中所讲述的综合，主要包括两个方面内容，一个是给定的逻辑输出，另一个是给定的约束条件，通过采用对FPGA的软件开发以后，实现性能优化处理，获得一个满足约束要求的电路实施方案。逻辑综合设施需要满足两个条件，一个是逻辑设计的描述，另一个是逻辑设计的约束条件，逻辑综合的结果是一个硬件电路的实现方案。因此可以这样讲，逻辑综合的过程其实是系统设计优化的一个过程，也可以看着是系统设计实现的一个过程，最后获得的电路结果中不仅和综合器的工作性能有关系，还和物理元件有着直接关系。

2.5布线和布局

布局的主要内容是指在采用FPGA开发软件中，这种软件生成的网标信息，将硬件电路的实施方案分配到器件的内部具体位置。布线主要是指在采用的FPGA开发软件中根据布局完成的相应结果，然后实现对所有电气连接。一般的情况中如果使用约束条件，FPGA是可以开展有目的操作，这种有着目标操作可以有效实现布线和布局结果在某种程度上实现最优化效果。FPGA在设计时是否成功其关键因素是两个，一个是布局，另一个是布线。

2.6后防真

后仿真中主要指的内容是采用FPGA设计软件进行开发以后对已经实现的设计进行仿真，以此来分析设计的功能在实际使用过程中能否满足设计需要。

2.7静态时序分析

在静态时序分析中可以是在FPGA设计最重要的一个步骤，而且在开展这方面设计工作时也是工作量最大的一个。静态时序分析是不需要用户产生输入测试激励，它是允许设计者采用详细的分析，特别是对关键路径分析，以此来获得时序报告，这种报告的获得能够使其计算出各种性能的满足条件。在采用靜态时序分析中，是整个FPGA设计的重点，如果在采用静态分析中发现时序不能够满足设计要求时，这种情况中需要重新开展逻辑综合、布局和布线、后仿真和静态时序分析这四个方面的工作内容。

2.8系统测试

在开展的功能仿真正确的前提下，以及在时序仿真的正确的前提下，将综合后形成的位流通过JTAG电缆下载到具体的FPGA芯片中，进行实际器件进行物理测试，当得到正确的验证结果后就证明设计的正确性，再对FPGA配置或者投片生产。

结束语

综上所述，在光纤技术的雷达高速通信技术分析主要包括两个方面的内容，一个是光纤技术的雷达高速通信系统硬件结构，另一个是FPGA设计流程，在光纤技术的雷达高速通信技术设计中，最关键的是对FPGA设计，做好这方面的工作，实现对光纤技术的雷达高速通信技术有效掌握。

参考文献：

[1] 赵丽嘉，孙旭东，杨杰.基于光纤技术的雷达高速通信技术研究[J].通讯世界，2017（18）：51-52.

（作者单位：廊坊开发区中油新星电信工程有限公司）