[發(fā)明專(zhuān)利]星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310360881.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103401656A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋海偉;梁廣;趙笙罡;龔文斌;余金培;王勇勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類(lèi)號(hào): H04L1/00
• 分類(lèi)號(hào): H04L1/00;H04B7/185
• 代理公司: 上海翼勝專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天電子通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

星載數(shù)字波束形成（Digital?Beam?Forming，簡(jiǎn)稱(chēng)DBF）相控陣天線(xiàn)具有形成波束多、波束在軌可重構(gòu)、可自適應(yīng)調(diào)零等優(yōu)點(diǎn)，是提高衛(wèi)星通信性能的重要技術(shù)。2005年Astrium公司制造的Inmarsat-4衛(wèi)星利用數(shù)字波束形成技術(shù)產(chǎn)生16個(gè)寬波束、228個(gè)點(diǎn)波束覆蓋全球。但是由于天線(xiàn)數(shù)字基帶部分對(duì)多個(gè)波束進(jìn)行信號(hào)處理后，將數(shù)據(jù)輸出至后端接收機(jī)以完成通信接收，這造成巨大的數(shù)據(jù)傳輸壓力。若單個(gè)波束的數(shù)字帶寬為20Mbit/s～40Mbit/s，數(shù)據(jù)位寬為16bit，則每秒鐘需傳輸?shù)膯蝹€(gè)波束數(shù)據(jù)量為320Mbit～640Mbit。目前常用的底板收發(fā)器邏輯（BTL）、射集收發(fā)器邏輯（GTL）、晶體管邏輯門(mén)電路電平（TTL）等單端數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，其最高數(shù)據(jù)速率低于200Mbit/s，并且功耗大、電磁輻射強(qiáng)，難以滿(mǎn)足星載相控陣天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸需求。以低壓差分信號(hào)（LVDS）、電壓模式邏輯信號(hào)（VML）為代表的雙端差分?jǐn)?shù)字信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，其最低速率大于400Mbit/s，滿(mǎn)足星載相控陣天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸需求。但是，現(xiàn)有的直接差分傳輸技術(shù)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的差分驅(qū)動(dòng)器/接收器，將單端的信號(hào)轉(zhuǎn)換成一對(duì)LVDS信號(hào)進(jìn)行傳輸。若16bit的單波束數(shù)據(jù)位寬，則需要16對(duì)差分驅(qū)動(dòng)器/接收器，而且通常需要額外隨路時(shí)鐘進(jìn)行源同步。如果時(shí)鐘相對(duì)數(shù)據(jù)延后或提前，則接收端完全采樣錯(cuò)誤，所以這種直接差分傳輸?shù)姆绞讲粌H造成星上數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)體積、功耗、質(zhì)量、復(fù)雜度的增大，而且可靠性差、電磁干擾大，不利于衛(wèi)星電磁兼容系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用自同步的方式，以及鏈路層幀協(xié)議設(shè)計(jì)，不僅解決傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)相位不一致問(wèn)題，而且硬件代價(jià)小、功耗低，實(shí)現(xiàn)了星上多個(gè)波束數(shù)據(jù)高速可靠的傳輸。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括鏈路層發(fā)送單元、物理層發(fā)送單元、物理層接收單元以及鏈路層接收單元；所述鏈路層發(fā)送單元與所述物理層發(fā)送單元相連，用于緩存天線(xiàn)波束形成單元形成的多個(gè)波束數(shù)據(jù)，并按照設(shè)定速率和鏈路層的幀格式，發(fā)送波束數(shù)據(jù)至所述物理層發(fā)送單元；所述物理層發(fā)送單元用于對(duì)所述鏈路層發(fā)送單元發(fā)送的波束數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并對(duì)編碼幀數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后，將串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述物理層接收單元與所述物理層發(fā)送單元相連，用于將接收到的差分信號(hào)進(jìn)行差分電平轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換以及解碼，獲取數(shù)據(jù)幀；所述鏈路層接收單元與所述物理層接收單元相連，用于搜索并解析所述物理層接收單元輸入的數(shù)據(jù)幀，并輸出至通信接收單元。

本發(fā)明所述的星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于：

1、可實(shí)現(xiàn)最高帶寬125Mbit/s、位寬16bit的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)誤碼率保持在10^-7以下，對(duì)于星上大數(shù)據(jù)量傳輸具有較大適應(yīng)范圍；

2、不需要多片的差分驅(qū)動(dòng)和接收電路，從而極大的減少了星上電纜的使用，而且降低了功耗，利于實(shí)現(xiàn)星載相控陣天線(xiàn)的低功耗小型化設(shè)計(jì)；

3、采用自同步的方式，不需要傳輸同步時(shí)鐘，則可完全避免了因程序處理、溫度波動(dòng)、電壓變化造成時(shí)鐘和數(shù)據(jù)相位不一致，從而數(shù)據(jù)恢復(fù)出錯(cuò)的問(wèn)題，提高了星載數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

4、采用鏈路層幀協(xié)議設(shè)計(jì)，有效解決了單個(gè)數(shù)據(jù)出錯(cuò)造成災(zāi)難傳播的問(wèn)題，而且可方便進(jìn)行鏈路層幀校驗(yàn)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

附圖說(shuō)明

圖1，本發(fā)明所述的星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖2，本發(fā)明一實(shí)施例所述的星載相控陣接收天線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖3，本發(fā)明鏈路層發(fā)送狀態(tài)控制流程示意圖；

圖4，基于雙FIFO緩存模塊的組幀流程示意圖；

圖5，本發(fā)明鏈路接收的流程示意圖。

【主要組件符號(hào)說(shuō)明】

1、鏈路層發(fā)送單元；11、第一先入先出隊(duì)列緩存模塊；

12、第一時(shí)鐘管理模塊；13、鏈路層控制和幀生成模塊；14、多路復(fù)用模塊；

2、物理層發(fā)送單元；21、本地時(shí)鐘綜合模塊；

22、8B/10B編碼模塊；23、并串轉(zhuǎn)換模塊；24、第一差分電平轉(zhuǎn)換模塊；

3、物理層接收單元；31、第二差分電平轉(zhuǎn)換模塊；

32、本地時(shí)鐘恢復(fù)模塊；33、串并轉(zhuǎn)換模塊；

34、8B/10B解碼模塊；35、匹配負(fù)載電路；