基于usb接口的信號處理單元及船用導(dǎo)航雷達的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及船用導(dǎo)航雷達領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于USB接口的信號處理單元及船用導(dǎo)航雷達。
【背景技術(shù)】
[0002]船用導(dǎo)航雷達是用于船舶航行中，避免船舶相互碰撞、以及船舶碰撞障礙物，進而造成人員財產(chǎn)損失的輔助設(shè)備;船用導(dǎo)航雷達能夠在能見度很差的情況下如夜間、霧天，以雷達圖像的形式為船舶駕駛者提供周圍的環(huán)境情況信息，使船舶避開碰撞危險，確保航行安全。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有船用導(dǎo)航雷達已經(jīng)成為保障船舶航行安全的必備設(shè)備，國際海事組織對此有明確的規(guī)定，根據(jù)船舶等級，對雷達功能和性能給出了基本的要求。目前，我國在船用導(dǎo)航雷達領(lǐng)域相對落后，自主產(chǎn)品相對較少，功能相對單一，現(xiàn)有產(chǎn)品無法滿足國際海事組織不斷提高的雷達性能的要求，必須對現(xiàn)有船舶導(dǎo)航雷達的信號收發(fā)裝置進行重新架構(gòu)，在硬件配置上采用新器件和新技術(shù)，以達到國際海事組織對雷達產(chǎn)品的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型針對以上問題的提出，而研制一種基于USB接口的信號處理單元及船用導(dǎo)航雷達。
[0004]本實用新型的技術(shù)手段如下:
[0005]—種基于USB接口的信號處理單元，包括:
[0006]與具有第一串口的外部設(shè)備相連接的第一接口模塊；
[0007]與具有第二串口的外部設(shè)備相連接的第二接口模塊；
[0008]與具有第三串口的外部設(shè)備相連接的第三接口模塊；
[0009]與具有第四串口的外部設(shè)備相連接的第四接口模塊；
[0010]以及與第一接口模塊、第二接口模塊、第三接口模塊和第四接口模塊相連接的USB串口轉(zhuǎn)換模塊;所述USB串口轉(zhuǎn)換模塊與第一USB接口相連接，用于將接收到的串口協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB協(xié)議數(shù)據(jù)并通過第一 USB接口傳輸出去；
[0011]進一步地，所述具有第一串口的外部設(shè)備為羅經(jīng);所述具有第二串口的外部設(shè)備為連接全球定位系統(tǒng)的GPS接收機;所述具有第三串口的外部設(shè)備為連接船舶自動識別系統(tǒng)的AIS接收機;所述具有第四串口的外部設(shè)備為計程儀;所述信號處理單元還包括用于給信號處理單元供電的電源VCC;
[0012]進一步地，所述信號處理單元還包括:與雷達接收機相連接，用于對雷達接收機輸出的雷達回波信號進行幅度調(diào)整、放大和AD轉(zhuǎn)換后發(fā)送給處理器的回波信號調(diào)節(jié)模塊；
[0013]另外，所述信號處理單元還包括:用于給第一接口模塊、第二接口模塊、第三接口模塊、第四接口模塊、以及USB串口轉(zhuǎn)換模塊提供工作電源的第一電源變換模塊和第二電源變換模塊;所述第一電源變換模塊的輸入端連接電源VCC，并對電源VCC進行變換后得到3.3V電源I;所述第二電源變換模塊的輸入端連接第一USB接口，并對第一USB接口提供的5V進行變換后得到3.3V電源Π;
[0014]進一步地，
[0015]所述第一接口模塊包括:反相施密特觸發(fā)器U7A、電阻R19、光耦合器U8、二極管CR1、電阻R23、穿心電容C31和穿心電容C26;所述反相施密特觸發(fā)器U7A的輸出端與所述USB串口轉(zhuǎn)換模塊相連接;所述反相施密特觸發(fā)器U7A的輸入端通過電阻R19連接3.3V電源I正極，并與所述光耦合器U8的引腳Vo相連接;所述光耦合器U8的引腳AN經(jīng)過串聯(lián)的電阻R23和穿心電容C31連接所述羅經(jīng);所述光耦合器U8的引腳CN經(jīng)過穿心電容C26連接所述羅經(jīng);所述二極管CRl陰極連接所述光耦合器U8的引腳AN，陽極連接所述光耦合器U8的引腳CN;
[0016]所述第二接口模塊包括:反相施密特觸發(fā)器U7B、電阻R20、光耦合器U9、二極管CR2、電阻R24、穿心電容C32和穿心電容C27;所述反相施密特觸發(fā)器U7B的輸出端與所述USB串口轉(zhuǎn)換模塊相連接;所述反相施密特觸發(fā)器U7B的輸入端通過電阻R20連接3.3V電源I正極，并與所述光耦合器U9的引腳Vo相連接;所述光耦合器U9的引腳AN經(jīng)過串聯(lián)的電阻R24和穿心電容C32連接所述GPS接收機;所述光耦合器U9的引腳CN經(jīng)過穿心電容C27連接所述GPS接收機;所述二極管CR2陰極連接所述光耦合器U9的弓I腳AN，陽極連接所述光耦合器U9的弓I腳CN;
[0017]所述第三接口模塊包括:反相施密特觸發(fā)器U7C、電阻R21、光耦合器U10、二極管CR3、電阻R25、穿心電容C33和穿心電容C28;所述反相施密特觸發(fā)器U7C的輸出端與所述USB串口轉(zhuǎn)換模塊相連接;所述反相施密特觸發(fā)器U7C的輸入端通過電阻R21連接3.3V電源I正極，并與所述光耦合器UlO的引腳Vo相連接;所述光耦合器UlO的引腳AN經(jīng)過串聯(lián)的電阻R25和穿心電容C33連接所述AIS接收機;所述光耦合器UlO的引腳CN經(jīng)過穿心電容C28連接所述AIS接收機;所述二極管CR3陰極連接所述光耦合器UlO的引腳AN，陽極連接所述光耦合器UlO的引腳CN;
[0018]所述第四接口模塊包括:反相施密特觸發(fā)器U7D、電阻R22、光耦合器Ul1、二極管CR4、電阻R26、穿心電容C34和穿心電容C29;所述反相施密特觸發(fā)器U7D的輸出端與所述USB串口轉(zhuǎn)換模塊相連接;所述反相施密特觸發(fā)器U7D的輸入端通過電阻R22連接3.3V電源I正極，并與所述光耦合器Ull的引腳Vo相連接;所述光耦合器Ull的引腳AN經(jīng)過串聯(lián)的電阻R26和穿心電容C34連接所述計程儀;所述光親合器Ul I的引腳CN經(jīng)過穿心電容C29連接所述計程儀;所述二極管CR4陰極連接所述光耦合器Ul I的引腳AN，陽極連接所述光耦合器Ul I的引腳CN;
[0019]所述USB串口轉(zhuǎn)換模塊包括型號為FT4232H的USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3、型號為93LC46C的EEPROM存儲芯片U6、電阻Rl 1、電阻Rl8;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳ADBUS1_RXD連接所述反相施密特觸發(fā)器U7A的輸出端;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳BDBUS1_RXD連接所述反相施密特觸發(fā)器U7B的輸出端;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳CDBUS1_RXD連接所述反相施密特觸發(fā)器U7C的輸出端;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳DDBUS1_RXD連接所述反相施密特觸發(fā)器U7D的輸出端;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳EECS連接EEPROM存儲芯片U6的引腳CS;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳EECLK連接EEPROM存儲芯片U6的引腳CLK;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳EEDATA連接EEPROM存儲芯片U6的引腳DI，并通過電阻Rl I連接EEPROM存儲芯片U6的引腳D0;所述EEPROM存儲芯片U6的引腳ORG通過電阻Rl 8連接3.3V電源I正極;所述USB串口轉(zhuǎn)換芯片U3的引腳DM和引腳DP均與第一USB接口相連接；
[0020]進一步地，所述回波信號調(diào)節(jié)模塊包括:用于對雷達回波信號進行幅度調(diào)整的幅度調(diào)整電路、用于對進行幅度調(diào)整后的雷達回波信號進行放大的放大電路、連接放大電路的第一濾波電路、連接第一濾波電路的第一電壓跟隨電路、連接第一電壓跟隨電路的第二濾波電路、連接第二濾波電路的第二電壓跟隨電路、連接第二電壓跟隨電路的第三濾波電路、連接第三濾波電路的差分放大電路、連接差分放大電路的AD轉(zhuǎn)換電路;所述AD轉(zhuǎn)換電路與所述處理器相連接，用于將雷達回波數(shù)字信號輸出給處理器；
[0021]進一步地，所述信號處理單元還包括能夠輸出負5V的供電模塊;所述第一電源變換模塊得到的3.3V電源I還用于給AD轉(zhuǎn)換電路供電；
[0022]所述幅度調(diào)整電路包括:電容Cl、電阻R2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、模擬開關(guān)Ul、電阻RlI和電阻R12;電容Cl一端連接雷達接收機，用于接收雷達回波信號，另一端經(jīng)由電阻R2接地；電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7和電阻R8依次串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)接在電阻R2兩端；電阻R4和電阻R5的串接點與模擬開關(guān)Ul的引腳BO相連接；電阻R5和電阻R6的串接點與模擬開關(guān)Ul的引腳BI相連接；電阻R6和電阻R7的串接點與模擬開關(guān)Ul的引腳B2相連接；電阻R7和電阻R8的串接點與模擬開關(guān)Ul的引腳B3相連接;所述模擬開關(guān)Ul的引腳BN連接放大電路;所述模擬開關(guān)Ul的引腳SO通過電阻R12接地，并與處理器相連接;所述模擬開關(guān)Ul的引腳SI通過電阻Rl I接地，并與處理器相連接；
[0023]所述放大電路包括:三極管Q1、電阻R13、電阻R15、電阻R16和電容C12;所述三極管Ql的基極通過電阻R13接地，并連接模擬開關(guān)Ul的引腳BN;所述三極管Ql的集電極通過電阻R14連接電源VCC正極，并與第一濾波電路相連接;所述三極管Ql的發(fā)射極通過串聯(lián)的電阻R15和電阻R16連接所述供電模塊的負5V輸出端;所述電容C12與所述電阻R16并聯(lián)；
[0024]所述第一濾波電路包括:電容C11、電阻R18、電感LI和電容C13;電容Cll一端連接三極管QI的集電極，另一端通過電阻Rl8接地，并與電感LI和電容Cl3構(gòu)成的LC濾波電路相連接;電感LI和電容Cl 3的相接點連接第一電壓跟隨電路；
[0025]所述第一電壓跟隨電路包括:運算放大器U3A、電阻R19、運算放大器U2A、電阻R1、電容C2、電阻R3、電容C3、電阻R9、電容C4、電阻RlO和電容C5;所述運算放大器U3A的同相輸入端連接電感LI和電容C13的相接點，并通過電阻R19連接所述運算放大器U2A的輸出端;所述運算放大器U3A的反相輸入端直接連接所述運算放大器U3A的輸出端；所述運算放大器U2A的反相輸入端直接連接所述運算放大器U2A的輸出端;所述運算放大器U2A的同相輸入端依次經(jīng)過電阻RlO和電容C5構(gòu)成的RC濾波電路、電阻R9和電容C4構(gòu)成的RC濾波電路、電阻R3和電容C3構(gòu)成的RC濾波電路、以及電阻Rl和電容C2構(gòu)成的RC濾波電路后與處理器相連接;所述運算放大器U3A的輸出端連接第二濾波電路；
[0026]所述第二濾波電路包括:電阻R20、電感L2和電容C20;電阻R20—端連接運算放大器U3A的輸出端，另一端與電感L2和電容C20構(gòu)成的LC濾波電路相連接；電感L2和電容C20的相接點連接第二電壓跟隨電路；
[0027]所述第二電壓跟隨電路包括:運算放大器U3B;所述運算放大器U3B的同相輸入端連接電感L2和電容C20的相接點；所述運算放大器U3B的反相輸入端連接所述運算放大器U3B的輸出端；