一种基于RFSoC的相参多通道收发系统及方法

本发明涉及一种基于rfsoc的相参多通道收发系统及方法，属于电子信息，具体是一种基于rfsoc的相参多通道收发信道，可用于雷达系统设计、多信道通信系统设计。

背景技术：

1、在一般的数据采集系统中，一般包含发射信号、接收信号两部分，来完成对信号的发射与采集。但随着科技的不断进步，系统应用变得越来越复杂，一发一收体制早已不满足需求，这就涉及到多通道系统的应用。多通道系统中往往包含多个收发通道，面对通道数增多的需求，所需要的技术也越来越复杂。

2、传统的数据采集多采用dsp+fpga的方案，这就使系统变得复杂，增加了设计难度，随着工程应用的复杂度越来越高，这种方案设计下耗用资源多，系统体积庞大。同时大批量的数据存储，还需要额外接口将原始数据导出进行数据处理的时候，在实际的使用当中并不便捷。随着片上系统(soc)的不断发展，数据转换器功能模块集成入soc芯片形成rfsoc，允许直接在rf处采样和重构模拟信号，形成了一个完整全面的模数信号链路，可以较好的解决上述问题。

3、目前多通道采集系统在各个领域的应用中，如何保证每个数据转换器之间数据的同步与一致性，并且在保证一致性的前提下尽可能的缩小系统的体积，增加系统的可靠性，是当今亟待解决的问题。如何实现多个rfsoc之间的数据一致性同步问题，如何将多个rfsoc芯片组合使用，提升通道数，是如今多通道采集系统在航空航天、军事通信、电子战以及移动通信多个领域存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于rfsoc的相参多通道收发系统及方法，该系统能够实现多通道信号发射和接收功能的相参同步处理。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于rfsoc的相参多通道收发系统，该多通道收发系统包括时钟基准模块、主控定时模块和n个rfsoc板卡；

4、其中，每个rfsoc板卡包括时钟模块、第一校准补偿模块、嵌入式软件模块、射频数据通信模块；

5、所述的嵌入式软件模块包括状态控制模块、第二校准补偿模块、波形数据产生模块；

6、所述的射频数据通信模块包括adc模块和dac模块，主要完成信号的数模转换和模数转化的功能；

7、所述的时钟基准模块用于产生系统所需的相参时钟基准信号，并将产生的相参的时钟基准信号输出给rfsoc板卡的时钟模块；

8、所述的主控定时模块用于产生同步定时脉冲信号，并将产生的同步定时脉冲信号输出给rfsoc板卡的第一校准补偿模块；

9、所述的时钟模块用于接收时钟基准模块输出的相参时钟基准信号，时钟模块还用于接收状态控制模块输出的第一控制信号，并根据接收到的相参时钟基准信号和第一控制信号产生工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号和采样基准参考信号，并将产生的工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号和采样基准参考信号均输出给第一校准补偿模块；

10、所述的第一校准补偿模块用于接收时钟模块输出的工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号和采样基准参考信号，还用于接收主控定时模块输出的同步定时脉冲信号，还用于接收状态控制模块输出的第二控制信号，还用于接收第二校准补偿模块输出的校准补偿信号，并根据接收到的第二控制信号对接收到的工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号、采样基准参考信号、同步定时脉冲信号、校准补偿信号进行校准补偿后产生同步ad采样时钟、同步da采样时钟、同步定时脉冲信号，将产生的同步ad采样时钟和同步定时脉冲信号输出给adc模块，将产生的同步da采样时钟和同步定时脉冲信号输出给dac模块；

11、所述的adc模块用于接收第一校准补偿模块输出的同步ad采样时钟和同步定时脉冲信号，还用于接收状态控制模块输出的第三控制信号，还用于接收dac模块产生的数模转换后的模拟信号，并根据第三控制信号对接收到的模拟信号进行模数转换后输出模数转换后的波形数据；

12、所述的dac模块用于接收第一校准补偿模块输出的同步ad采样时钟和同步定时脉冲信号，还用于接收波长数据产生模块输出的原始波形数据，还用于接收状态控制模块输出的第三控制信号，并根据第三控制信号对接收到的原始波形数据进行数模转换后输出数模转换后的模拟信号给adc模块；

13、所述的状态控制模块用于产生第一控制信号给时钟模块，还用于产生第二控制信号给第一校准补偿模块，还用于产生第三控制信号给dac模块和adc模块；

14、所述的第二校准补偿模块用于产生校准补偿信号，并将产生的校准补偿信号输出给第一校准补偿模块；

15、所述的波形数据产生模块用于产生原始波形数据，并将产生的原始波形数据输出给dac模块。

16、一种基于rfsoc的相参多通道收发方法，该方法的步骤包括：

17、第一步，使用时钟基准模块产生相参时钟基准信号，并将产生的相参的时钟基准信号输出给rfsoc板卡的时钟模块；

18、第二步，使用主控定时模块产生同步定时脉冲信号，并将产生的同步定时脉冲信号输出给第一校准补偿模块；

19、第三步，使用时钟模块接收时钟基准模块输出的相参时钟基准信号、状态控制模块输出的第一控制信号，并根据接收到的相参时钟基准信号和第一控制信号产生工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号和采样基准参考信号，并将产生的工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号和采样基准参考信号均输出给第一校准补偿模块；

20、第四步，使用第一校准补偿模块接收时钟模块输出的工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号和采样基准参考信号，还接收主控定时模块输出的同步定时脉冲信号，还接收状态控制模块输出的第二控制信号，还接收第二校准补偿模块输出的校准补偿信号，并根据接收到的第二控制信号对接收到的工作时钟信号、工作基准参考信号、采样时钟信号、采样基准参考信号、同步定时脉冲信号、校准补偿信号进行校准补偿后产生同步ad采样时钟、同步da采样时钟、同步定时脉冲信号，将产生的同步ad采样时钟和同步定时脉冲信号输出给adc模块，将产生的同步da采样时钟和同步定时脉冲信号输出给dac模块；

21、第五步，使用dac模块接收第一校准补偿模块输出的同步ad采样时钟和同步定时脉冲信号，还接收波长数据产生模块输出的原始波形数据，还接收状态控制模块输出的第三控制信号，并根据第三控制信号对接收到的原始波形数据进行数模转换后输出数模转换后的模拟信号给adc模块；

22、第六步，使用adc模块接收第一校准补偿模块输出的同步ad采样时钟和同步定时脉冲信号，还接收状态控制模块输出的第三控制信号，还接收dac模块产生的数模转换后的模拟信号，并根据第三控制信号对接收到的模拟信号进行模数转换后输出模数转换后的波形数据，完成基于rfsoc的相参多通道收发功能。

23、有益效果

24、本发明通过提出一种基于rfsoc的相参多通道收发信道技术，实现了多通道系统中的定时同步、相位相参的问题，解决了目前随着通道数的增多，系统的体积和硬件设计的复杂度增大，信号同步、时序设计的难度也增大的问题，便于系统应用，集成化程度高，高灵活性，通用性强，小型化，低功耗等优点，有较高的工程应用价值。

25、本发明公开了一种基于rfsoc的相参多通道收发信道技术，是一种实现多通道信号发射和接收功能的相参同步处理技术。

26、本发明公开了一种基于rfsoc的相参多通道收发信道技术，属于电子信息技术领域，本发明由多个rfsoc板卡组成多通道系统，每个板卡内通过rfsoc芯片实现多通道信号产生和多通道信号接收，多个板卡间通过主控定时模块和时钟基准模块提供时钟基准信号、同步定时脉冲信号，板卡内部通过时钟信号和时钟参考基准信号的结合使用，通过校准补偿模块实现多个板卡间的高精度相位相参和定时同步，每个rfsoc内部通过测量和调整机制实现多个收发通道的相位相参。