專利名稱：測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號采集電路，尤其涉及一種測波雷達(dá)通用化視頻信號采集 處理電路，屬于雷達(dá)視頻信號采集領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
測波雷達(dá)用于對近岸或海洋船舶航路周圍海浪場及海面流場等海洋動(dòng)力環(huán)境進(jìn) 行穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測，在區(qū)域性海洋監(jiān)測技術(shù)中與波浪浮標(biāo)、測流儀(海流計(jì)、 聲學(xué)海流剖面儀(ADCP))以及高頻地波雷達(dá)等浪流監(jiān)測設(shè)備互補(bǔ)。在當(dāng)前世界范圍內(nèi)，無論是軍用測波雷達(dá)還是民用測波雷達(dá)，已定型測波雷達(dá)或 是在研測波雷達(dá)，基本都借助于各種X波段船舶導(dǎo)航雷達(dá)為研制平臺(tái)，通過設(shè)計(jì)與相應(yīng)導(dǎo) 航雷達(dá)接口和信號特性相匹配的視頻信號采集設(shè)備，采集近岸或海洋船舶周圍的海面回波 數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的數(shù)字信號處理后，通過PCI或其它接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端計(jì)算機(jī)進(jìn)行回 波顯示和浪流反演處理，最終形成實(shí)時(shí)海面環(huán)境信息產(chǎn)品。目前國內(nèi)在研測波雷達(dá)的視頻信號采集處理設(shè)備大多接口簡單，信號轉(zhuǎn)換及采集 電路均針對所使用的固定型號導(dǎo)航雷達(dá)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。這種針對性設(shè)計(jì)方法雖然具有設(shè)計(jì) 簡單、調(diào)試方便的優(yōu)勢，但會(huì)導(dǎo)致信號采集設(shè)備通用性較差，僅能匹配同一廠家、同一系列 導(dǎo)航雷達(dá)的接口及信號要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對目前測波雷達(dá)視頻信號采集設(shè)備通用性差的問題，而提出一種能 對不同導(dǎo)航雷達(dá)所提供的多種視頻信號進(jìn)行采集處理的電路。該電路的結(jié)構(gòu)包括信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉(zhuǎn)換模塊和 電源模塊，視頻信號依次通過信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過 接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，晶振分別連接AD采集模塊與FPGA模塊，電源模塊連接外部 電源分別給上述所有模塊供電。所述FPGA模塊連接千兆以太網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，所述AD采集模塊采用雙極性AD采集芯片AD9246。本實(shí)用新型能對不同導(dǎo)航雷達(dá)設(shè)備所提供的單極性視頻信號、多極性視頻信號、 分離視頻信號、混合視頻信號等多種視頻信號進(jìn)行接口匹配和數(shù)據(jù)采集，增強(qiáng)信號采集處 理設(shè)備的接口適應(yīng)能力和信號兼容能力，有效提高設(shè)備的實(shí)用性，降低測波雷達(dá)的開發(fā)和 維護(hù)成本。

圖1為本實(shí)用新型的電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路的模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括信 號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信 號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，晶 振分別連接AD采集模塊與FPGA模塊，電源模塊連接外部電源分別給上述所有模塊供電。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)目的，需要選擇合適的信號采樣頻率。因艦(船)載測 波雷達(dá)的裝配需要，其使用的導(dǎo)航雷達(dá)各不相同，不同的導(dǎo)航雷達(dá)所設(shè)計(jì)的最小發(fā)射脈沖 寬度不盡相同，對視頻信號采集設(shè)備的采樣頻率有不同的最低要求，因此為適應(yīng)采集設(shè)備 的通用化要求，本實(shí)用新型的時(shí)鐘采用Vishay公司的)(0SM-572，輸出頻率為100MHz。因不 同的導(dǎo)航雷達(dá)視頻信號的特性存在差異，有正極性視頻信號，有負(fù)極性視頻信號，有正負(fù)雙 極性視頻信號，有分離視頻信號，也有混合視頻信號，因此需選擇雙極性AD芯片，同時(shí)考慮 到測波雷達(dá)對數(shù)據(jù)精度的要求，本實(shí)用新型中AD采集模塊采用AD公司的AD9246 (14位，峰 峰值2V)。為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)視頻信號處理和視頻數(shù)據(jù)傳輸，需綜合分析信號處理規(guī)模，計(jì)算數(shù)據(jù) 傳輸流量，本實(shí)用新型中FPGA模塊采用XILINX公司的VIRTEX_5)(C5VLX30T FFG665 (可用 資源8個(gè)RocketIO、19200個(gè)邏輯單元、32個(gè)乘法器、4個(gè)以太網(wǎng)MAC、160個(gè)單端或80對 差分IO等)，既能實(shí)現(xiàn)信號處理功能又能滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，F(xiàn)PGA模塊同時(shí)接入千兆以太 網(wǎng)絡(luò)。由于不同導(dǎo)航雷達(dá)的信號幅度不盡相同，接口形式也各不相同，因此需充分利用FPGA 多余的IO管腳來設(shè)計(jì)多種信號接口形式的匹配電路。本方案實(shí)施中的幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素如下1.用數(shù)字存儲(chǔ)示波器對常見導(dǎo)航雷達(dá)的視頻信號進(jìn)行測試或根據(jù)雷達(dá)技術(shù)手冊 對視頻信號進(jìn)行分析。2.根據(jù)雷達(dá)視頻信號的接地電阻要求，預(yù)留視頻信號接地電阻，通過運(yùn)放電路對 視頻信號進(jìn)行幅度調(diào)整，再送入雙極性AD芯片。3.編寫VHDL語言實(shí)現(xiàn)FPGA對AD的數(shù)據(jù)的采集控制和存儲(chǔ)；針對不同雷達(dá)的通信 格式設(shè)計(jì)不同的通信程序；針對不同格式的混合視頻信號設(shè)計(jì)不同方式的視頻解碼程序； 設(shè)計(jì)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信程序?qū)崿F(xiàn)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換。下面為部分VHDL程序m_emac =MyEMAC —千兆網(wǎng)映射port map(GMII_CLK125 => GMII_CLK125，GMI I_RX_CLK_0 = > GMI I_RX_CLK_0，elk => clk_xtal,rx_data0=> rx_data0,rx_datal=> rx_datal,rx_datal0=> rx_datal0,tx_data (7 downto 0)=> tx_data(15 downto 8),tx_data(15 downto 8)= > tx_data (7 downto 0),tx_data_en => tx_data_en,tx_fifo_full => tx_fifo_full[0030])；fangwei Radar Ant—方位解碼 1port map (elk => clk_40M，HD=>FW_hd，BP=>FW_br，Radat_Ant_en = > Radat_Ant_en,count_num = > count_num,total_num = > total_num,Fff_0UT = > Fff_0UT_DATA)；fw_receive :uart_rx—方位角軍碼 2port map (elk => clk_xtal,serial_in = > fw_serial_in,en_16x_baud => baud_16x_38400,dout = > received_data_fw,data_present = > data_valid_fw)；ad_data_save :ad_ram__ADport map (addra => ram_addra,addrb = > ram_addrb，clka => clk_40M,clkb => clk_xtal,dina => ad_to_ram_r,—ad_in_i, 2 chou qudoutb => ram_doutb,wea = > ram_wea)；fir :ad_fir—FR 濾波port map (RFD => open,RDY => open,CLK => clk_xtal,DOUT => ad_data_in,DIN => ad_data_in_s)；Processl :ad processl—視頻角軍碼 1portmap (
5[0069]elk => elk一xtal,mode => mode_sel,ad_in = > signal_in,fw_out = > received_fw,trig_out = > received—trig,data => received_data)；Processl :ad_process2--視頻解碼 2port map (elk => clk_xtal,mode = > mode_sel,ad_in => ad_data_in,fw_out => fw_resut,trig一out = > trig_resut,data => ad_data_vedio)；
權(quán)利要求1.一種測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于包括信號轉(zhuǎn)換模塊、AD 采集模塊、FPGA模塊、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集 模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，電源模塊連接外部電 源分別給信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊和接口轉(zhuǎn)換模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于還包 括晶振，晶振分別與AD采集模塊和FPGA模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于所述 AD采集模塊采用雙極性AD采集芯片AD9246。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于所述 FPGA模塊連接千兆以太網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，該電路的結(jié)構(gòu)包括信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，晶振分別連接AD采集模塊與FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊接入千兆網(wǎng)絡(luò)，電源模塊連接外部電源分別給上述模塊供電。本實(shí)用新型能對不同導(dǎo)航雷達(dá)設(shè)備所提供的多種視頻信號進(jìn)行接口匹配和數(shù)據(jù)采集，有效提高了設(shè)備的實(shí)用性，降低了測波雷達(dá)的開發(fā)和維護(hù)成本。
文檔編號G01S7/48GK201859215SQ20102056449
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者丁友峰, 周亮, 施春榮, 馬偉偉 申請人:南京鵬力科技有限公司