一种船用导航雷达系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种船用导航雷达系统，包括：显示单元和收发单元，所述显示单元与收发单元通过组合电缆相连接，所述显示单元由LCD、信号处理系统、电源系统和按键控制系统组成，所述收发单元由天线系统、发射机和接收机组成。通过上述方式，本实用新型一种船用导航雷达系统，采用多功能微处理器及超大规模集成电路，发射机具有八种脉冲宽度的自由选择，减少信号干扰，使雷达画面更加清晰。
【专利说明】一种船用导航雷达系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及船用导航雷达领域，特别是涉及一种船用导航雷达系统。
【背景技术】
[0002]船用导航雷达是保障船舶航行的雷达，也称航海雷达。它特别适用于黑夜、雾天引导船只出入海湾、通过窄水道和沿海航行，主要起航行防撞作用。
[0003]上述这种船用导航雷达系统存在如下缺陷:一般雷达把自身作为不动点表示在平面位置显示器的中心。但在航海中，船舶自身在运动，总是与固定目标或运动目标作相对运动。在受到海浪影响时，回波降噪的能力低下，定位会受到影响。
[0004]一般的雷达只有一个或者两个脉冲重复频率，最大距离不够大，导致脉冲间隔的侧方位误差偏大。
[0005]常用雷达采用单一带宽的接收机，在远量程和近量程测试时，回波层次感较差，对大目标和小目标的区分能力不高。
[0006]接收机接收回波信号时，由于近距离强波可能会导致中放饱和；当接收微弱信号时，会与共基电路产生自激现象。
[0007]雷达高频设备中必须设有天线收发转换开关，一般的收发开关为铁氧体环行器，具有下列优点:寿命长、稳定性高；在低磁场下工作，磁路结构较简单紧凑；频带宽等。但是，实用的环行器对信号有损耗，发射端与接收端的隔离度也有局限性。
实用新型内容
[0008]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种船用导航雷达系统，采用多功能微处理器及超大规模集成电路，发射机具有八种脉冲宽度的自由选择，减少信号干扰，使雷达画面更加清晰。
[0009]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种船用导航雷达系统，包括:显示单元和收发单元，所述显示单元与收发单元通过组合电缆相连接，所述显示单元包括LCD、信号处理系统、电源系统和按键控制系统，所述电源系统连接信号处理系统和按键控制系统，所述信号处理系统通过LCD驱动与LCD相连接，所述信号处理系统和按键控制系统由微机板控制连接，所述收发单元包括天线系统、发射机和接收机，所述天线系统连接发射机和接收机。
[0010]在本实用新型一个较佳实施例中，所述微机板包括外围接口电路、数字处理电路和模拟处理电路，所述数字处理电路包括CPLD数字集成电路、单片机系统、贮存器和钟振，所述单片机系统通过CPLD数字集成电路与贮存器相连接，所述钟振连接单片机系统。
[0011]在本实用新型一个较佳实施例中，所述模拟处理电路包括视频放大器、海浪抑制波形产生电路和比较电路，所述海浪抑制波形产生电路与视频放大器相连接，所述视频放大器与比较电路相连接。
[0012]在本实用新型一个较佳实施例中，所述天线系统通过馈线系统与发射机和接收机相连接。
[0013]在本实用新型一个较佳实施例中，所述馈线系统含有收发开关，所述收发开关包括磁控管、三端环形器和接收前端，所述三端环形器连接磁控管和接收前端。
[0014]在本实用新型一个较佳实施例中，所述三端环形器通过磁控管与发射机相连接，所述三端环形器通过接收前端与接收机相连接。
[0015]在本实用新型一个较佳实施例中，所述三端环形器上安装有功率限幅器，所述功率限幅器由变容二极管和PIN管组合制成。
[0016]在本实用新型一个较佳实施例中，所述馈线系统连接有驱动电机。
[0017]在本实用新型一个较佳实施例中，所述接收前端与接收机之间设有中频放大器。
[0018]在本实用新型一个较佳实施例中，所述发射机内置调制板，所述调制板连接译码器。
[0019]本实用新型的有益效果是:本实用新型一种船用导航雷达系统，基于显示单元信号处理系统的电路设计，包括软件与电路硬件的设计，对近距离的海浪动态抑制优化，回波降噪能力提升，和采样比的独特设计。收发单元的发射机的调制方式，采用全新的八个脉冲宽度预置，配合信号处理系统通过译码器进行选通，使每个量程的回波层次感更加清晰，优化了雷达对大目标和小目标的区分能力。中频放大器的合理设计，使大目标被适当抑制，小目标被适当放大。大幅度提高了中频放大电路的综合性能。三端环形器配合功率限幅器组合应用，减少对信号的损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
[0021]图1是本实用新型船用导航雷达系统的系统逻辑框图；
[0022]图2是本实用新型的数字处理电路的电路框图；
[0023]图3是本实用新型的视频放大器的电路框图；
[0024]图4是本实用新型的收发开关的原理框图；
[0025]图5是本实用新型的装有限幅器的收发开关的原理框图。
【具体实施方式】
[0026]下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0027]请参阅图1，本实用新型实施例包括:
[0028]一种船用导航雷达系统，包括:包括:显示单元和收发单元，所述显示单元与收发单元通过组合电缆相连接，所述显示单元由IXD4、信号处理系统2、电源系统I和按键控制系统3组成，所述电源系统I连接信号处理系统2和按键控制系统3，所述信号处理系统2通过IXD驱动5与IXD4相连接，所述信号处理系统2和按键控制系统3由微机板控制连接，所述收发单元由天线系统14、发射机6和接收机7组成，所述天线系统14连接发射机6和接收机7。
[0029]另外，所述微机板包括外围接口电路、数字处理电路和模拟处理电路，所述数字处理电路包括CPLD数字集成电路、单片机系统、贮存器和钟振，所述单片机系统通过CPLD数字集成电路与贮存器相连接，所述钟振连接单片机系统。
[0030]请参阅图2，数字处理电路由CPLD Ul?U3、单片机U4及相应的存贮器U5?U9、钟振OSCl?0SC3组成。
[0031]钟振0SC2产生的时钟信号24.576MHZ供单片机用。U4通过键盘行、列线直接与键盘相接，接受键盘输入的命令(包括控制游标的移动XU4通过数据总线、地址总线和控制总线向Ul?U3发出操作命令，并通过U2、U3访问图形存贮器U8。图形存贮器存贮TV显示系统的字符、标志等。U4接收由外围接口电路送来的串行数据RX0，获得GPS的航海数据。U4接收由外围接口电路送来调谐指示电压TUNEIND、手动调谐电压MANUTUNE，向外围接口电路送出自动调谐电压AUT0TUNE及自动/手动调谐控制/TUNE_C0N。U4接收由U2送来的行、场消隐脉冲/HB、/VB作为TV系统中的同步之用。U4接收由外围接口电路送来的船首脉冲/HM和U2送来的距离重新定时波门RTG，作为雷达极坐标系统中的同步之用。
[0032]视频采样、重新定时和扫描转换电路Ul完成视频采样、重新定时和坐标转换功能。由模拟电路送来的视频幅度量化信号m?/Vl经距离采样后，送入缓冲存贮器U5和U6。重新定时后读出的数据送U3钟振OSCl产生时钟信号71.95MHz送入Ul作距离采样基准时钟。钟振0SC2产生时钟信号27MHz送入Ul作重新定时基准时钟。U7存有SINCOS表，供Ul查询，产生极坐标(R、Q转换成直坐标(X、Y)所需的X、Y计数器时钟，送入U2。重新定时波门RTG送U2?U4，用作极坐标系统中的同步之用。接口单片机U14送来的触发脉冲/TRIG，一方面用于视频距离采样的同步，另一方面经单片机送来的命令(发射与否)控制成为受控制触发脉冲/TR1GT，经接口电路缓冲后，送至发射机。此外，Ul还接受单片机U4的命令，输出脉宽控制信号PW2?PW0、带宽控制信号/BWC，经接口电路缓冲后，送收发机。Ul还输出模拟展宽控制信号EXT1、EXT0，送模拟处理电路中的视频放大器，控制模拟展宽。
[0033]TV定时及图形、图象存贮器地址产生电路U2完成TV定时及图形、图象存贮器地址产生。U2中有两个TV定时计数器:HV计数器，时钟为0SC3产生的TV点频27MHZ。由HV计数器派生出的行、场同步信号HS、VS经接口电路缓冲后送监视器，行、场消隐脉冲/HB、/VB送单片机U4。U2完成HV地址与单片机地址的切换:送图形存贮器U8的地址在单片机访问时为单片机地址，否则为HV地址。U2中还有两个X、Y地址计数器，时钟为Ul送来X、Y计数器时钟。U2完成XY地址与HV地址的切换:送图象存贮器U9的地址在存卖雷达视频缓存写入图象存贮器U9时为X、Y地址，否则为HV地址。
[0034]图形、图象存贮器数据及显示灰度、亮度信号电路U3在单片机访问图形存贮器U8送出表示图形标志、字符的单片机数据，否则从U8读出它们。从缓存送来的重新定时的雷达视频输入U3后，先经历抗干扰和目标展宽处理。U3在雷达视频写入图象存贮器U9时，向U9送出雷达视频数据，否则从U9读出它们。在TV扫描正程时间从图形、图象存贮器U8、U9读出的图形、图象数据经编码后形成显示灰度信号RED、GRN、BLU，它们和从单片机送来的亮度控制BR2?BRO 口电路缓冲后送监视器。此外，U3还产生报警信号ALM送接口电路，它可能是按键操作成功的提示音，也可能是报警区内检测到目标的报警音。
[0035]另外，所述模拟处理电路包括视频放大器、海浪抑制波形产生电路和比较电路，所述海浪抑制波形产生电路与视频放大器相连接，所述视频放大器与比较电路相连接。
[0036]请参阅图3，视频放大器由Tl?T11、T25、T26组成。
[0037]由输入端转来的接收机输出的视频信号直接送视频放大器。电位器Wl供调整视频信号幅度用。视频信号先在模拟展宽控制信号ΕΧΤ1、EXTO的控制下进行模拟展宽，之后在由输入端转来的面板输出的增益电压GAIN和海浪抑制波形产生电路产生的海浪抑制波形的控制下进行增益控制，再在由输入端转来的面板输出的雨雪抑制电压FTC的控制下进行微分处理。此外视频放大器中还有反对数电路。视频信号经过上述各种处理并多次限幅放大后，送比较电路U11、U12。视频放大器中有一电位器W2，用来调整工作点，用户不可去调整。
[0038]海浪抑制波形产生电路由U13、T13?T16等组成。海浪抑制波形产生电路在接口单片机U14送来的控制信号/PRE_PLS和/STC_RNG的控制下，根据由XlOl转来的面板输出的海浪抑制幅度电压STC，产生近程和远程不同的双时间常数的海浪抑制波形，送视频放大器。本电路中有一电位器W3，用来调整海浪抑制波形的细节。
[0039]比较电路(Ull和U12)把视频放大器送来的经模拟处理、放大后的视频信号进行幅度8分层，得到/V8?/VI，送数字处理电路Ul。
[0040]另外，所述天线系统14通过馈线系统12与发射机6和接收机7相连接。所述馈线系统12含有收发开关，所述收发开关包括磁控管9、三端环形器10和接收前端11，所述三端环形器10连接磁控管9和接收前端11。所述三端环形器10通过磁控管9与发射机6相连接，所述三端环形器10通过接收前端11与接收机7相连接。
[0041]所述三端环形器10上安装有功率限幅器，所述功率限幅器由变容二极管和PIN管组合制成。
[0042]请参阅图4，图中虚线部分就是具有三个微波支路的环行器，其环行方向如箭头所示，即:能量从I端输入时，只能从2端输出，而不到3端；能量从2端输入，只能从3端输出，而不到I端；同样，若能量从3端输入，只能从I端输出，而不到2端，即按I — 2 — 3 —1，依次环行。按图4连接时，便能满足作为收发开关的定向传输能量与隔离的要求。铁氧体环行器用于天线收发开关具有下列优点:寿命长、稳定性高；在低磁场下工作，磁路结构较简单紧凑；频带宽等。但是，实用的环行器对信号有损耗，I端与3端的隔离度也有限。例如，用于3cm雷达中的环行器，对信号有0.5dB的插入损耗；发射与接收两端的隔离度约为30dB，因而存在较大的功率泄露，而为了防止混频晶体或微波集成电路MIC被烧坏，要求有60?70dB的隔离度；当旋转天线在波导系统中有1.2电压驻波比的情况下，发射的功率有一部分被天线所反射，反射的功率经环行器进入接收机，其值约为发射功率的_20dB，比环行器的反向泄露功率要大的多，容易造成混频晶体或微波集成电路MIC毁坏。为了克服上述缺点，环行器常与功率限幅器组合应用。
[0043]参考图5，这种组合能将上述两种泄漏功率大为减小。
[0044]另外，所述馈线系统12连接有驱动电机13。
[0045]另外，所述接收前端11与接收机7之间设有中频放大器8。
[0046]中频放大电路中，第一级采用噪声低、增益高的共射、共基电路放大来自微波集成电路MIC微弱的中频信号，并将第二级的共基电路作为第一级的负载，避免自激。内置MBS信号，用来抑制来自近距离强回波可能导致的中放饱和。最后一级加入线性放大器，使大目标被适当抑制，小目标被适当放大，大幅度提高了中频放大电路的综合性能。
[0047]另外，所述发射机6内置调制板，所述调制板连接译码器。
[0048]调制板6采用全新的八个脉冲宽度预置，配合信号处理板通过译码器进行选通，效果体现在使每个量程的回波层次感更加清晰，优化了雷达对大目标和小目标的区分能力。
[0049]本实用新型高密封性的船用导航雷达系统的有益效果是:
[0050]基于显示单元信号处理系统的电路设计，包括软件与电路硬件的设计，对近距离的海浪动态抑制优化，回波降噪能力提升，和采样比的独特设计。收发单元的发射机的调制方式，采用全新的八个脉冲宽度预置，配合信号处理系统通过译码器进行选通，使每个量程的回波层次感更加清晰，优化了雷达对大目标和小目标的区分能力。中频放大器的合理设计，使大目标被适当抑制，小目标被适当放大。大幅度提高了中频放大电路的综合性能。三端环形器配合功率限幅器组合应用，减少对信号的损耗。
[0051]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种船用导航雷达系统，其特征在于，包括:显示单元和收发单元，所述显示单元与收发单元通过组合电缆相连接，所述显示单元包括IXD、信号处理系统、电源系统和按键控制系统，所述电源系统连接信号处理系统和按键控制系统，所述信号处理系统通过LCD驱动与IXD相连接，所述信号处理系统和按键控制系统由微机板控制连接，所述收发单元包括天线系统、发射机和接收机，所述天线系统连接发射机和接收机。
2.根据权利要求1所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述微机板包括外围接口电路、数字处理电路和模拟处理电路，所述数字处理电路包括CPLD数字集成电路、单片机系统、贮存器和钟振，所述单片机系统通过CPLD数字集成电路与贮存器相连接，所述钟振连接单片机系统。
3.根据权利要求2所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述模拟处理电路包括视频放大器、海浪抑制波形产生电路和比较电路，所述海浪抑制波形产生电路与视频放大器相连接，所述视频放大器与比较电路相连接。
4.根据权利要求1所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述天线系统通过馈线系统与发射机和接收机相连接。
5.根据权利要求4所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述馈线系统含有收发开关，所述收发开关包括磁控管、三端环形器和接收前端，所述三端环形器连接磁控管和接收前端。
6.根据权利要求5所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述三端环形器通过磁控管与发射机相连接，所述三端环形器通过接收前端与接收机相连接。
7.根据权利要求5所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述三端环形器上安装有功率限幅器，所述功率限幅器由变容二极管和PIN管组合制成。
8.根据权利要求4所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述馈线系统连接有驱动电机。
9.根据权利要求6所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述接收前端与接收机之间设有中频放大器。
10.根据权利要求1所述的船用导航雷达系统，其特征在于，所述发射机内置调制板，所述调制板连接译码器。
【文档编号】G01S13/93GK203643604SQ201320738799
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】周炜 申请人:常州双禾电子有限公司