专利名称：一种天气雷达同步对比观测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天气雷达观测装置，特别是涉及一种天气雷达同步对比观测
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背景技术：
运用新一代天气雷达系统(CINRAD)监测灾害性天气系统的发生、发展是提高预报灾害性天气准确度的强有力手段之一。随着社会、经济的发展，人们对灾害性天气的预警、预报要求日益提高，从而对天气雷达系统的性能要求也越来越高。此外，随着新的信号处理理论及方法、芯片集成技术的发展，天气雷达信号处理的能力也面临更多的升级与更 新。新技术和新算法从研究到业务应用，必须经过实际环境的试验与验证过程。目前尚未见到类似功能的天气雷达同步对比观测装置。如图I所示，现在一种验证天气雷达新算法的方法是利用一种IQ数据采集装置，把天气雷达系统的IQ数据首先采集和文件保存，然后事后再进行数据文件读取，插入算法处理和效果对比。现有技术的缺点I、以IQ数据为基础的数据采集装置，无法满足对数字中频算法、信号处理算法的改进对比观测的要求；2、不能进行同步、实时的对比观测；3、以IQ数据为基础的数据采集装置，前提条件是天气雷达系统提供IQ数据接口，受雷达型号的限制，不具有通用性；4、不能实现不同距离和方位分辨率的实时显示。导致上述技术缺点的原因是天气雷达系统提供的IQ数据，是系统已经过信号处理算法后的结果，其数字中频处理算法已经无法改变。IQ数据采集装置与天气雷达系统的接口信号是IQ数据，这只限于能提供IQ数据接口的天气雷达，对于无法提供类似数据接口的天气雷达，则无法使用。IQ数据采集装置可实现同步对比显示，但其主要目的在于验证采集数据的正确性，并未对IQ数据的算法进行改进，且无法显示不同分辨率的显示。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决上述问题而提供一种满足中频处理算法、信号处理算法及产品处理算法的不同需求，并能实现在不影响业务雷达正常使用情况下的一种天气雷达同步对比观测装置。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种天气雷达同步对比观测装置，包括时钟处理单元、中频放大/滤波电路、天线角度信号接收电路，数字中频电路、数据处理卡和终端显示装置，所述时钟处理单元的信号输入端与雷达系统的时钟信号输出端连接，所述中频放大/滤波电路的信号输入端与雷达系统的中频信号输出端连接，所述天线角度信号接收电路的信号输入端与雷达系统的天线角度信号输出端连接，所述时钟处理单元的信号输出端和所述中频放大/滤波电路的信号输出端分别与所述数字中频电路的信号输入端连接，所述数字中频电路和所述天线角度信号接收电路的信号输出端与所述数据处理卡的信号输入端连接，所述数据处理卡的信号输出端与所述终端显示装置的信号输入端连接。时钟处理单元实现数字中频模块对不同时钟频率变换的需求。中频放大和滤波模块实现天气雷达耦合中频信号的放大，补偿因耦合导致的衰减，并进行窄带滤波、降低噪声的影响；如果中频信号和主路信号一样，则可跳过该模块。天线角度信号接收电路提供一个可以与天线雷达系统天线模块通信的接口电路，该电路属于被动接收电路，只被动接收天线传输的角度信号，不输出控制命令。为适应各种雷达型号的不同需求，该电路提供RS232、5VTTL，+5V差分接口和低压差分接口 LVDS。数字中频完成中频信号的A/D采样、数字下变频、抽取滤波处理，输出IQ数据。数字下变频的IQ数据输出率可根据需要设置，设置倍数包括1、2、3、5、10倍信号带宽等。由数据处理卡把处理后的数据传输给计算机进行显示。信号处理算法可根据需求进行更改。终端实时显示软件主要实现反射率、速度及速度谱宽的PPI>RHI的实时显示，显示软件可根据需要，实现不同距离分辨率和方位分辨率的显示。·[0014]作为优选，所述时钟处理单元包括DDS芯片和微控制器。钟处理模块采用DDS芯片和微控制器，实现数字中频模块对不同时钟频率变换的需求。作为优选，所述数据处理卡由FPGA芯片和DSP芯片组成。数据处理卡完成天气雷达的信号处理算法，并由PCI接口把处理后的数据传输给计算机进行显示。本实用新型的有益效果是本实用新型天气雷达测同步观测对比装置以天气雷达提供的雷达中频信号和天线角度信号为基础，构建了一个不影响天气雷达正常业务使用，能同步实现多种、多层次处理算法同步对比观测的一种装置，大大提高天气雷达信号处理算法的试验效率，为新的信号处理算法尽快进入业务使用，提供了一个非常有利的硬件平台。
图I是IQ数据采集装置的结构示意图；图2是本实用新型一种天气雷达同步对比观测装置的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明如图2所示，本实用新型一种天气雷达同步对比观测装置，包括时钟处理单元、中频放大/滤波电路、天线角度信号接收电路，数字中频电路、数据处理卡和终端显示装置，所述时钟处理单元的信号输入端与雷达系统的时钟信号输出端连接，所述中频放大/滤波电路的信号输入端与雷达系统的中频信号输出端连接，所述天线角度信号接收电路的信号输入端与雷达系统的天线角度信号输出端连接，所述时钟处理单元的信号输出端和所述中频放大/滤波电路的信号输出端分别与所述数字中频电路的信号输入端连接，所述数字中频电路和所述天线角度信号接收电路的信号输出端与所述数据处理卡的信号输入端连接，所述数据处理卡的信号输出端与所述终端显示装置的信号输入端连接。对外与天气雷达系统接口的信号包括中频信号、COHO时钟信号以及天线角度信号。目前，各种型号的天气雷达基本可直接耦合和间接分路可得到这些信号，但不影响天气雷达系统本身的业务运行。时钟处理单元实现数字中频模块对不同时钟频率变换的需求。中频放大和滤波模块实现天气雷达耦合中频信号的放大，补偿因耦合导致的衰减，并进行窄带滤波、降低噪声的影响；如果中频信号和主路信号一样，则可跳过该模块。天线角度信号接收电路提供一个可以与天线雷达系统天线模块通信的接口电路，该电路属于被动接收电路，只被动接收天线传输的角度信号，不输出控制命令。为适应各种雷达型号的不同需求，该电路提供RS232、5VTTL，+5V差分接口和低压差分接口 LVDS。数字中频完成中频信号的A/D采样、数字下变频、抽取滤波处理，输出IQ数据。数字下变频的IQ数据输出率可根据需要设置，设置倍数包括1、2、3、5、10倍信号带宽等。由数据处理卡把处理后的数据传输给计算机进行显示。信号处理算法可根据需求进行更改。终端实时显示软件主要实现反射率、速度及速度谱宽的PPI>RHI的实时显示，显示软件可根据需要，实现不同距离分辨率和方位分辨率的显示。所述时钟处理单元包括DDS芯片和微控制器。钟处理模块采用DDS芯片和微控制器，实现数字中频模块对不同时钟频率变换的需求。所述数据处理卡由FPGA芯片和DSP芯片组成。数据处理卡完成天气雷达的信号处理算法，并由PCI接口把处理后的数据传输给计算机进行显示。
权利要求1.一种天气雷达同步对比观测装置，其特征在于包括时钟处理单元、中频放大/滤波电路、天线角度信号接收电路，数字中频电路、数据处理卡和终端显示装置，所述时钟处理单元的信号输入端与雷达系统的时钟信号输出端连接，所述中频放大/滤波电路的信号输入端与雷达系统的中频信号输出端连接，所述天线角度信号接收电路的信号输入端与雷达系统的天线角度信号输出端连接，所述时钟处理单元的信号输出端和所述中频放大/滤波电路的信号输出端分别与所述数字中频电路的信号输入端连接，所述数字中频电路和所述天线角度信号接收电路的信号输出端与所述数据处理卡的信号输入端连接，所述数据处理卡的信号输出端与所述终端显示装置的信号输入端连接。
2.根据权利要求I所述的一种天气雷达同步对比观测装置，其特征在于所述时钟处理单元包括DDS芯片和微控制器。
3.根据权利要求I所述的一种天气雷达同步对比观测装置，其特征在于所述数据处理卡由FPGA芯片和DSP芯片组成。
专利摘要本实用新型公开了一种天气雷达同步对比观测装置，包括时钟处理单元、中频放大/滤波电路、天线角度信号接收电路，数字中频电路、数据处理卡和终端显示装置，时钟处理单元的信号输出端和所述中频放大/滤波电路的信号输出端分别与所述数字中频电路的信号输入端连接，数字中频电路和天线角度信号接收电路的信号输出端与所述数据处理卡的信号输入端连接，数据处理卡的信号输出端与终端显示装置的信号输入端连接。本实用新型天气雷达测同步观测对比装置以天气雷达提供的雷达中频信号和天线角度信号为基础，构建了一个不影响天气雷达正常业务使用，能同步实现多种、多层次处理算法同步对比观测的一种装置，大大提高天气雷达信号处理算法的试验效率。
文档编号G01W1/18GK202710765SQ20122040690
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者李学华 申请人:成都信息工程学院