一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，包括電源電路、GPS電路、接收電路、發射電路和FPGA電路：電源電路包括太陽能接收模塊和電能存儲模塊；GPS電路包括恒溫晶振、GPS信號接收模塊和同步模塊；接收電路包括依次連接的接收天線、收發隔離開關、濾波器和A/D轉換器；發射電路包括依次連接的D/A轉換器、濾波器、收發隔離開關、功率模塊和發射天線；FPGA電路分別與GPS電路、A/D轉換器、D/A轉換器、收發隔離開關和功率模塊連接。本實用新型可以自動解析雷達發射信號，并根據雷達工作協議產生對應校準信號，具有電路簡單、功耗低、穩定性高、成本低和適于野外工作的優點，特別適用于高頻超視距雷達校準。
【專利說明】
一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，屬高頻超視距雷達技術領域。
【背景技術】
[0002]高頻超視距雷達已經被廣泛用于海面風、浪和流等動力學參數探測同時也能用于海面船和低速飛行目標探測。雷達接收陣列存在幅相誤差，會影響雷達的探測性能。常用校準方法分為無源校準和有源校準，有源校準方法需要在遠場放置校準源，通過一些有源校準方法實現雷達接收陣列校準，如中國發明專利“一種基于站間直達波干擾的陣列幅相誤差校準方法”(專利號:CN201110439090.0)。現有的校準設備結構復雜，功耗較高，且多采用外部電源供電結構且不能解析雷達發射信號，無法滿足孤島等無電力供給地方的工作要求。
【實用新型內容】
[0003]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案:
[0005]—種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，包括電源電路、GPS電路、接收電路、發射電路和FPGA電路；電源電路包括太陽能接收模塊和電能存儲模塊;GPS電路包括恒溫晶振、GPS信號接收模塊和同步模塊;發射電路包括依次連接的D/A轉換器、濾波器、收發隔離開關、功率模塊和發射天線;接收電路包括依次連接的接收天線、收發隔離開關、濾波器和A/D轉換器;FPGA電路分別與GPS電路、A/D轉換器、D/A轉換器、收發隔離開關和功率模塊連接；GPS電路(10)分別與A/D轉換器(9)、D/A轉換器(4)連接。
[0006]所述GPS電路(10)產生與雷達工作時序一致的對應同步信號，保證校準源裝置和雷達同步，并在該時序下經發射電路(5)產生對應校準信號并發射出去；由GPS信號接收模塊接收GPS信號，恒溫晶振提供高穩定度、低抖動和低相位噪聲的系統工作時鐘;通過GPS馴服時鐘信號和其分頻得到的IPPS信號；之后由同步模塊產生雷達同步控制時序，使校準源裝置與雷達工作同步。
[0007]所述發射電路在GPS產生的同步信號控制下產生校準信號，并經功率模塊進行放大和功率控制，最后經發射天線發射出去。
[0008]所述接收電路接收雷達發射信號，數字化后與雷達工作帶寬內的不同中心頻率的本振信號進行混頻，可得到雷達工作頻率。
[0009]所述電源電路可以將太陽能轉換為電能并存儲，該裝置可工作在無電力供給的野外環境。
[0010]本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優點:可以自動解析雷達發射信號，并產生對應校準信號，具有電路簡單、功耗低、穩定性高、成本低和適于野外工作的優點，特別適用于高頻超視距雷達校準。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構框圖；
[0012]其中，I一功率模塊，2—收發隔離開關一，3—濾波器，4一D/A轉換器，5—發射電路，6—FPGA電路，7—收發隔離開關二，8—濾波器，9一A/D轉換器，10—GPS電路，11一接收電路，12—電源電路。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本實用新型的進行詳細的描述。
[0014]本實施例中高頻超視距雷達工作在FMICW體制，掃頻帶寬和掃頻周期不變，雷達工作頻率精度為IKHz，雷達工作時序確定，參與工作的雷達通過GPS實現同步。
[0015]如圖1所示，本實用新型包括電源電路(12)、GPS電路(10)、接收電路(11)、發射電路(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模塊;GPS電路(10 )包括恒溫晶振、GPS信號接收模塊和同步模塊;發射電路(5)包括依次連接的D/A轉換器(4)、濾波器(3)、收發隔離開關一 (2)、功率模塊(I)和發射天線;接收電路(11)包括依次連接的接收天線、收發隔離開關二(7)、濾波器(8)和A/D轉換器(9); FPGA電路(6)分別與GPS電路
(10)、A/D轉換器(9)、D/A轉換器(4)、收發隔離開關一 (2)、收發隔離開關二 (7)和功率模塊(I)連接;GPS電路(10)分別與A/D轉換器(9)、D/A轉換器(4)連接。
[0016]所述電源電路(12)可以將太陽能轉化為電能并存儲，電源電路(12)為整個裝置供電，可保證該校準裝置工作在無電力供給的野外環境。
[0017]所述接收電路(11)經接收天線接收雷達發射信號，之后接入收發隔離開關二(7)，經過濾波器(8)濾波之后接入A/D轉換器(9)進行采樣數字化。其中收發隔離開關(7)隔離度大于60dB，在雷達發射時收發隔離開關二 (7)打開，在雷達接收時收發隔離開關二 (7)閉合。濾波器(8)的中心頻率和帶寬和雷達工作帶寬一致，盡可能抑制雷達工作帶寬外信號。A/D轉換器(9)內部集成信號增益電路，可提供-1OdB?40dB的增益控制，可保證校準裝置工作在最佳狀態。接收電路基于“軟件無線電”思想，電路結構簡單，功耗低，靈敏度高，可滿足實際工作需求。
[0018]所述FPGA電路(6)產生在雷達工作帶寬內的不同中心頻率的本振信號，并與A/D采樣后的數字信號進行混頻，混頻后信號接入數字低通濾波器進行濾波，低通濾波器的通帶頻率為100Hz，阻帶截止頻率為150Hz，統計輸出信號能量。故可得到不同頻率本振信號下接收信號的功率分布，通過確定功率最大處可得到雷達工作頻率。FPGA電路可實時解析雷達發射信號，并將相關信息提供給發射電路。
[0019]所述GPS電路(1)由GPS信號接收模塊接收GPS信號，恒溫晶振提供高穩定度、低抖動和低相位噪聲的系統工作時鐘，頻率為10MHz。通過GPS馴服1MHz時鐘和其十萬分頻得到的IPPS信號。之后由同步模塊產生雷達同步控制時序，使校準源裝置與雷達工作同步。
[0020]所述發射電路(5)根據接收電路(11)解析得到的雷達信號信息產生校準信號，該校準信號采用中國發明專利“一種實現地波超視距雷達同時多頻發射/接收的方法”(專利號:ZL201410014040.1)中所述的相位偏置的方法模擬目標運動，該方法可使校準信號產生多普勒偏移，使得校準信號與海洋回波信號和目標回波信號分離。產生的校準信號接入濾波器(3)進行濾波，濾波后信號接入收發隔離開關一 (2)，然后經過功率模塊(I)放大和功率控制，最后通過發射天線發射信號。其中收發隔離開關一 (2)隔離度大于60dB，在雷達發射時收發隔咼開關一(2)閉合，在雷達接收時收發隔咼開關一(2)打開。功率模塊(I)的使能與收發隔尚開關一(2)—致，即收發隔尚開關一(2)關閉時功率模塊(I)停止工作，收發隔咼開關一 (2)打開時功率模塊(I)工作，這樣可以減少校準裝置的功率消耗。濾波器(3)的中心頻率和帶寬和雷達工作帶寬一致。
[0021]本實用新型由于采取以上技術方案，可以自動解析雷達發射信號，并產生對應校準信號，具有電路簡單、功耗低、穩定性高、成本低和適于野外工作的優點，特別適用于高頻超視距雷達校準。本實用新型中利用的方法均屬于現有技術，本實用新型是針對硬件的創新與保護。
【主權項】
1.一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，其特征在于:包括電源電路(12)、GPS電路(1)、接收電路(II)、發射電路(5)和FPGA電路(6);所述發射電路(5)包括依次連接的D/A轉換器(4)、濾波器(3)、收發隔離開關一 (2)、功率模塊(I)和發射天線;所述接收電路(11)包括依次連接的接收天線、收發隔離開關二(7)、濾波器(8)和A/D轉換器(9) ;FPGA電路(6)分別與GPS電路(10)、A/D轉換器(9)、D/A轉換器(4)、收發隔離開關一 (2)、收發隔離開關二 (7)和功率模塊(I)連接;GPS電路(1)分別與A/D轉換器(9)、D/A轉換器(4)連接。2.根據權利要求1所述的一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，其特征在于:所述GPS電路(10)包括恒溫晶振、GPS信號接收模塊和同步模塊;GPS電路(10)產生與雷達工作時序一致的對應同步信號，保證校準源裝置和雷達同步，并在該時序下經發射電路(5)產生對應校準信號并發射出去。3.根據權利要求2所述的一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，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模塊;電源電路(I2)將太陽能轉換為電能并存儲，保證該校準源裝置工作在無電力供給的野外環境。4.根據權利要求3所述的一種基于高頻超視距雷達的校準源裝置，其特征在于:所述接收電路(11)接收雷達發射信號，數字化后與FPGA電路(6)產生的不同中心頻率的本振信號進行混頻，得到雷達工作頻率。
【文檔編號】G01S7/40GK205450261SQ201620278402
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】吳雄斌, 柳劍飛, 劉靚歡, 萬斌, 王市委, 張蘭
【申請人】武漢大學