[发明专利]星载相控阵接收天线数据传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及航天电子通信技术领域，尤其涉及一种星载相控阵接收天线数据传输系统。

背景技术

星载数字波束形成（Digital Beam Forming，简称DBF）相控阵天线具有形成波束多、波束在轨可重构、可自适应调零等优点，是提高卫星通信性能的重要技术。2005年Astrium公司制造的Inmarsat-4卫星利用数字波束形成技术产生16个宽波束、228个点波束覆盖全球。但是由于天线数字基带部分对多个波束进行信号处理后，将数据输出至后端接收机以完成通信接收，这造成巨大的数据传输压力。若单个波束的数字带宽为20Mbit/s～40Mbit/s，数据位宽为16bit，则每秒钟需传输的单个波束数据量为320Mbit～640Mbit。目前常用的底板收发器逻辑（BTL）、射集收发器逻辑（GTL）、晶体管逻辑门电路电平（TTL）等单端数字信号标准，其最高数据速率低于200Mbit/s，并且功耗大、电磁辐射强，难以满足星载相控阵天线数据传输需求。以低压差分信号（LVDS）、电压模式逻辑信号（VML）为代表的双端差分数字信号传输标准，其最低速率大于400Mbit/s，满足星载相控阵天线数据传输需求。但是，现有的直接差分传输技术，采用点对点的差分驱动器/接收器，将单端的信号转换成一对LVDS信号进行传输。若16bit的单波束数据位宽，则需要16对差分驱动器/接收器，而且通常需要额外随路时钟进行源同步。如果时钟相对数据延后或提前，则接收端完全采样错误，所以这种直接差分传输的方式不仅造成星上数据传输系统体积、功耗、质量、复杂度的增大，而且可靠性差、电磁干扰大，不利于卫星电磁兼容系统设计。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种星载相控阵接收天线数据传输系统，采用自同步的方式，以及链路层帧协议设计，不仅解决传输时钟和数据相位不一致问题，而且硬件代价小、功耗低，实现了星上多个波束数据高速可靠的传输。

为实现上述目的，本发明提供了一种星载相控阵接收天线数据传输系统，包括链路层发送单元、物理层发送单元、物理层接收单元以及链路层接收单元；所述链路层发送单元与所述物理层发送单元相连，用于缓存天线波束形成单元形成的多个波束数据，并按照设定速率和链路层的帧格式，发送波束数据至所述物理层发送单元；所述物理层发送单元用于对所述链路层发送单元发送的波束数据进行编码，并对编码帧数据进行并串转换后，将串行信号转换成差分信号进行数据发送；所述物理层接收单元与所述物理层发送单元相连，用于将接收到的差分信号进行差分电平转换、串并转换以及解码，获取数据帧；所述链路层接收单元与所述物理层接收单元相连，用于搜索并解析所述物理层接收单元输入的数据帧，并输出至通信接收单元。

本发明所述的星载相控阵接收天线数据传输系统优点在于：

1、可实现最高带宽125Mbit/s、位宽16bit的数据传输，同时误码率保持在10^-7以下，对于星上大数据量传输具有较大适应范围；

2、不需要多片的差分驱动和接收电路，从而极大的减少了星上电缆的使用，而且降低了功耗，利于实现星载相控阵天线的低功耗小型化设计；

3、采用自同步的方式，不需要传输同步时钟，则可完全避免了因程序处理、温度波动、电压变化造成时钟和数据相位不一致，从而数据恢复出错的问题，提高了星载数据传输的可靠性；

4、采用链路层帧协议设计，有效解决了单个数据出错造成灾难传播的问题，而且可方便进行链路层帧校验，进一步提高数据传输的可靠性。

附图说明

图1，本发明所述的星载相控阵接收天线数据传输系统的架构示意图；

图2，本发明一实施例所述的星载相控阵接收天线数据传输系统的架构示意图；

图3，本发明链路层发送状态控制流程示意图；

图4，基于双FIFO缓存模块的组帧流程示意图；

图5，本发明链路接收的流程示意图。

【主要组件符号说明】

1、链路层发送单元；11、第一先入先出队列缓存模块；

12、第一时钟管理模块；13、链路层控制和帧生成模块；14、多路复用模块；

2、物理层发送单元；21、本地时钟综合模块；

22、8B/10B编码模块；23、并串转换模块；24、第一差分电平转换模块；

3、物理层接收单元；31、第二差分电平转换模块；

32、本地时钟恢复模块；33、串并转换模块；

34、8B/10B解码模块；35、匹配负载电路；