一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，包括電源電路、GPS電路、接收電路、發(fā)射電路和FPGA電路：電源電路包括太陽能接收模塊和電能存儲(chǔ)模塊；GPS電路包括恒溫晶振、GPS信號(hào)接收模塊和同步模塊；接收電路包括依次連接的接收天線、收發(fā)隔離開關(guān)、濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器；發(fā)射電路包括依次連接的D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器、收發(fā)隔離開關(guān)、功率模塊和發(fā)射天線；FPGA電路分別與GPS電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、收發(fā)隔離開關(guān)和功率模塊連接。本實(shí)用新型可以自動(dòng)解析雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，并根據(jù)雷達(dá)工作協(xié)議產(chǎn)生對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)信號(hào)，具有電路簡(jiǎn)單、功耗低、穩(wěn)定性高、成本低和適于野外工作的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高頻超視距雷達(dá)校準(zhǔn)。
【專利說明】
一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，屬高頻超視距雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻超視距雷達(dá)已經(jīng)被廣泛用于海面風(fēng)、浪和流等動(dòng)力學(xué)參數(shù)探測(cè)同時(shí)也能用于海面船和低速飛行目標(biāo)探測(cè)。雷達(dá)接收陣列存在幅相誤差，會(huì)影響雷達(dá)的探測(cè)性能。常用校準(zhǔn)方法分為無源校準(zhǔn)和有源校準(zhǔn)，有源校準(zhǔn)方法需要在遠(yuǎn)場(chǎng)放置校準(zhǔn)源，通過一些有源校準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)接收陣列校準(zhǔn)，如中國(guó)發(fā)明專利“一種基于站間直達(dá)波干擾的陣列幅相誤差校準(zhǔn)方法”(專利號(hào):CN201110439090.0)?，F(xiàn)有的校準(zhǔn)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗較高，且多采用外部電源供電結(jié)構(gòu)且不能解析雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，無法滿足孤島等無電力供給地方的工作要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:
[0005]—種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，包括電源電路、GPS電路、接收電路、發(fā)射電路和FPGA電路；電源電路包括太陽能接收模塊和電能存儲(chǔ)模塊;GPS電路包括恒溫晶振、GPS信號(hào)接收模塊和同步模塊;發(fā)射電路包括依次連接的D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器、收發(fā)隔離開關(guān)、功率模塊和發(fā)射天線;接收電路包括依次連接的接收天線、收發(fā)隔離開關(guān)、濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器;FPGA電路分別與GPS電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、收發(fā)隔離開關(guān)和功率模塊連接；GPS電路(10)分別與A/D轉(zhuǎn)換器(9)、D/A轉(zhuǎn)換器(4)連接。
[0006]所述GPS電路(10)產(chǎn)生與雷達(dá)工作時(shí)序一致的對(duì)應(yīng)同步信號(hào)，保證校準(zhǔn)源裝置和雷達(dá)同步，并在該時(shí)序下經(jīng)發(fā)射電路(5)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)信號(hào)并發(fā)射出去；由GPS信號(hào)接收模塊接收GPS信號(hào)，恒溫晶振提供高穩(wěn)定度、低抖動(dòng)和低相位噪聲的系統(tǒng)工作時(shí)鐘;通過GPS馴服時(shí)鐘信號(hào)和其分頻得到的IPPS信號(hào)；之后由同步模塊產(chǎn)生雷達(dá)同步控制時(shí)序，使校準(zhǔn)源裝置與雷達(dá)工作同步。
[0007]所述發(fā)射電路在GPS產(chǎn)生的同步信號(hào)控制下產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)，并經(jīng)功率模塊進(jìn)行放大和功率控制，最后經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射出去。
[0008]所述接收電路接收雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，數(shù)字化后與雷達(dá)工作帶寬內(nèi)的不同中心頻率的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，可得到雷達(dá)工作頻率。
[0009]所述電源電路可以將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)，該裝置可工作在無電力供給的野外環(huán)境。
[0010]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):可以自動(dòng)解析雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)信號(hào)，具有電路簡(jiǎn)單、功耗低、穩(wěn)定性高、成本低和適于野外工作的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高頻超視距雷達(dá)校準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]其中，I一功率模塊，2—收發(fā)隔離開關(guān)一，3—濾波器，4一D/A轉(zhuǎn)換器，5—發(fā)射電路，6—FPGA電路，7—收發(fā)隔離開關(guān)二，8—濾波器，9一A/D轉(zhuǎn)換器，10—GPS電路，11一接收電路，12—電源電路。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0014]本實(shí)施例中高頻超視距雷達(dá)工作在FMICW體制，掃頻帶寬和掃頻周期不變，雷達(dá)工作頻率精度為IKHz，雷達(dá)工作時(shí)序確定，參與工作的雷達(dá)通過GPS實(shí)現(xiàn)同步。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型包括電源電路(12)、GPS電路(10)、接收電路(11)、發(fā)射電路(5 )和FPGA電路(6):電源電路(12)包括太陽能接收模塊和電能存儲(chǔ)模塊;GPS電路(10 )包括恒溫晶振、GPS信號(hào)接收模塊和同步模塊;發(fā)射電路(5)包括依次連接的D/A轉(zhuǎn)換器(4)、濾波器(3)、收發(fā)隔離開關(guān)一 (2)、功率模塊(I)和發(fā)射天線;接收電路(11)包括依次連接的接收天線、收發(fā)隔離開關(guān)二(7)、濾波器(8)和A/D轉(zhuǎn)換器(9); FPGA電路(6)分別與GPS電路
(10)、A/D轉(zhuǎn)換器(9)、D/A轉(zhuǎn)換器(4)、收發(fā)隔離開關(guān)一 (2)、收發(fā)隔離開關(guān)二 (7)和功率模塊(I)連接;GPS電路(10)分別與A/D轉(zhuǎn)換器(9)、D/A轉(zhuǎn)換器(4)連接。
[0016]所述電源電路(12)可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)，電源電路(12)為整個(gè)裝置供電，可保證該校準(zhǔn)裝置工作在無電力供給的野外環(huán)境。
[0017]所述接收電路(11)經(jīng)接收天線接收雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，之后接入收發(fā)隔離開關(guān)二(7)，經(jīng)過濾波器(8)濾波之后接入A/D轉(zhuǎn)換器(9)進(jìn)行采樣數(shù)字化。其中收發(fā)隔離開關(guān)(7)隔離度大于60dB，在雷達(dá)發(fā)射時(shí)收發(fā)隔離開關(guān)二 (7)打開，在雷達(dá)接收時(shí)收發(fā)隔離開關(guān)二 (7)閉合。濾波器(8)的中心頻率和帶寬和雷達(dá)工作帶寬一致，盡可能抑制雷達(dá)工作帶寬外信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器(9)內(nèi)部集成信號(hào)增益電路，可提供-1OdB?40dB的增益控制，可保證校準(zhǔn)裝置工作在最佳狀態(tài)。接收電路基于“軟件無線電”思想，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗低，靈敏度高，可滿足實(shí)際工作需求。
[0018]所述FPGA電路(6)產(chǎn)生在雷達(dá)工作帶寬內(nèi)的不同中心頻率的本振信號(hào)，并與A/D采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行混頻，混頻后信號(hào)接入數(shù)字低通濾波器進(jìn)行濾波，低通濾波器的通帶頻率為100Hz，阻帶截止頻率為150Hz，統(tǒng)計(jì)輸出信號(hào)能量。故可得到不同頻率本振信號(hào)下接收信號(hào)的功率分布，通過確定功率最大處可得到雷達(dá)工作頻率。FPGA電路可實(shí)時(shí)解析雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，并將相關(guān)信息提供給發(fā)射電路。
[0019]所述GPS電路(1)由GPS信號(hào)接收模塊接收GPS信號(hào)，恒溫晶振提供高穩(wěn)定度、低抖動(dòng)和低相位噪聲的系統(tǒng)工作時(shí)鐘，頻率為10MHz。通過GPS馴服1MHz時(shí)鐘和其十萬分頻得到的IPPS信號(hào)。之后由同步模塊產(chǎn)生雷達(dá)同步控制時(shí)序，使校準(zhǔn)源裝置與雷達(dá)工作同步。
[0020]所述發(fā)射電路(5)根據(jù)接收電路(11)解析得到的雷達(dá)信號(hào)信息產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)，該校準(zhǔn)信號(hào)采用中國(guó)發(fā)明專利“一種實(shí)現(xiàn)地波超視距雷達(dá)同時(shí)多頻發(fā)射/接收的方法”(專利號(hào):ZL201410014040.1)中所述的相位偏置的方法模擬目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，該方法可使校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生多普勒偏移，使得校準(zhǔn)信號(hào)與海洋回波信號(hào)和目標(biāo)回波信號(hào)分離。產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)接入濾波器(3)進(jìn)行濾波，濾波后信號(hào)接入收發(fā)隔離開關(guān)一 (2)，然后經(jīng)過功率模塊(I)放大和功率控制，最后通過發(fā)射天線發(fā)射信號(hào)。其中收發(fā)隔離開關(guān)一 (2)隔離度大于60dB，在雷達(dá)發(fā)射時(shí)收發(fā)隔咼開關(guān)一(2)閉合，在雷達(dá)接收時(shí)收發(fā)隔咼開關(guān)一(2)打開。功率模塊(I)的使能與收發(fā)隔尚開關(guān)一(2)—致，即收發(fā)隔尚開關(guān)一(2)關(guān)閉時(shí)功率模塊(I)停止工作，收發(fā)隔咼開關(guān)一 (2)打開時(shí)功率模塊(I)工作，這樣可以減少校準(zhǔn)裝置的功率消耗。濾波器(3)的中心頻率和帶寬和雷達(dá)工作帶寬一致。
[0021]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，可以自動(dòng)解析雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)信號(hào)，具有電路簡(jiǎn)單、功耗低、穩(wěn)定性高、成本低和適于野外工作的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高頻超視距雷達(dá)校準(zhǔn)。本實(shí)用新型中利用的方法均屬于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型是針對(duì)硬件的創(chuàng)新與保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，其特征在于:包括電源電路(12)、GPS電路(1)、接收電路(II)、發(fā)射電路(5)和FPGA電路(6);所述發(fā)射電路(5)包括依次連接的D/A轉(zhuǎn)換器(4)、濾波器(3)、收發(fā)隔離開關(guān)一 (2)、功率模塊(I)和發(fā)射天線;所述接收電路(11)包括依次連接的接收天線、收發(fā)隔離開關(guān)二(7)、濾波器(8)和A/D轉(zhuǎn)換器(9) ;FPGA電路(6)分別與GPS電路(10)、A/D轉(zhuǎn)換器(9)、D/A轉(zhuǎn)換器(4)、收發(fā)隔離開關(guān)一 (2)、收發(fā)隔離開關(guān)二 (7)和功率模塊(I)連接;GPS電路(1)分別與A/D轉(zhuǎn)換器(9)、D/A轉(zhuǎn)換器(4)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，其特征在于:所述GPS電路(10)包括恒溫晶振、GPS信號(hào)接收模塊和同步模塊;GPS電路(10)產(chǎn)生與雷達(dá)工作時(shí)序一致的對(duì)應(yīng)同步信號(hào)，保證校準(zhǔn)源裝置和雷達(dá)同步，并在該時(shí)序下經(jīng)發(fā)射電路(5)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)信號(hào)并發(fā)射出去。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，其特征在于:所述電源電路(I2)包括太陽能接收模塊和電能存儲(chǔ)模塊;電源電路(I2)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)，保證該校準(zhǔn)源裝置工作在無電力供給的野外環(huán)境。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于高頻超視距雷達(dá)的校準(zhǔn)源裝置，其特征在于:所述接收電路(11)接收雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，數(shù)字化后與FPGA電路(6)產(chǎn)生的不同中心頻率的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，得到雷達(dá)工作頻率。
【文檔編號(hào)】G01S7/40GK205450261SQ201620278402
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】吳雄斌, 柳劍飛, 劉靚歡, 萬斌, 王市委, 張?zhí)m
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)