一种多波束天气雷达信号处理装置的制作方法

本实用新型涉及雷达数据处理，尤其涉及一种多波束天气雷达信号处理装置。

背景技术：

随着现代天气雷达业务的发展，雷达信号处理行业也迎来了新的挑战。天气雷达对于不同空域的同时监视，不同极化方式的同时处理，以及天气雷达与其他系统一体化协同工作，都要求信号处理器具备多通道同时接收、处理的能力。现有雷达信号处理装置通道数少，数据量小，功能单一，无法满足多功能、多任务信号处理场景的应用需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多波束天气雷达信号处理装置，包括模拟信号输出差分转换电路、第一模数转换单元、第二模数转换单元、第一fpga、第一存储器、时钟分配电路、第二fpga、第二存储器、可编程逻辑控制器、第三存储器、锁相环、数模转换器、功率监视电路与数据传输接口；所述模拟信号输出差分转换电路输出端通过第一模数转换单元与第一fpga输入端相连；所述第一存储器与第一fpga相连；所述第二存储器与第二fpga相连；所述第一fpga、第二fpga、第三存储器分别与可编程逻辑控制器相连；所述第一fpga与第二fpga相连；所述时钟分配电路分别与第一fpga、第二fpga相连；所述锁相环与所述第一模数转换单元、第二模数转换单元相连；所述功率监视电路通过第二模数转换单元与第二fpga相连；所述第二模数转换单元与数模转换器输入端、锁相环、数据传输接口相连。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型将多个通道的采集处理集成，可满足更加复杂的系统需求；配置通用接口，具备较强的通用性；具有高集成度的特点，采用2片fpga，具备充足的处理资源，可完成多通道数据处理和传输；可根据不同系统需求选择多种通道数，具备较强的适应性。

附图说明

图1是本实用新型的原理图；

图2是模拟信号输出差分转换电路的电路图；

图3是功率监视电路的电路图。

图中：t-变压器；u-功率监控芯片；c1-第一电容；c2-第二电容；c3-第三电容；c4-第四电容；c5-第五电容；c6-第六电容；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如附图1所示，本实用新型一种多波束天气雷达信号处理装置，包括模拟信号输出差分转换电路、第一模数转换单元、第二模数转换单元、第一fpga、第一存储器、时钟分配电路、第二fpga、第二存储器、可编程逻辑控制器、第三存储器、锁相环、数模转换器、功率监视电路与数据传输接口；所述模拟信号输出差分转换电路输出端通过第一模数转换单元与第一fpga输入端相连；所述第一存储器与第一fpga相连；所述第二存储器与第二fpga相连；所述第一fpga、第二fpga、第三存储器分别与可编程逻辑控制器相连；所述第一fpga与第二fpga相连；所述时钟分配电路分别与第一fpga、第二fpga相连；所述锁相环与所述第一模数转换单元、第二模数转换单元相连；所述功率监视电路通过第二模数转换单元与第二fpga相连；所述第二模数转换单元与数模转换器输入端、锁相环、数据传输接口相连。

具体的，所述第一模数转换单元、第二模数转换单元均采用ads45lb69芯片。

具体的，所述第一fpga与第二第一fpga均为xc7k325t模块。

具体的，所述数据传输接口包括sfp接口与rs422接口。

具体的，所述数模转换器采用ad9787芯片。

具体的，所述功率监视电路包括模数转换芯片ltc2290。

本实用新型采用两片fpga，能够完成多通道的信号处理，并具有良好的冗余性。数据传输采用sfp光纤接口，能够完成10gbps数据传输。第一模数转换单元包括多个模数转换器，能够完成多通道中频数据采集。模数转换器采用高速芯片ads42lb69，该芯片采样率最高250msps，双通道16位，最高2.5v输入。数据接口采用lvds接口，数据传输具有较好的准确率和稳定性。

输入中频信号经过模拟信号输出差分转换电路后，进入高速采集芯片ads42lb69，采集芯片将产生的数字信号输入到第一fpga中进行处理。采用时钟分配电路，将两个fpga的采样时钟设计在同一分频区域内，从而形成稳定的同相时钟，保证系统同步。模拟输出采用ad9787，该器件为14位，数据率高达800msps。第一存储器与第二存储器采用s25fl512s存储器。

具体的，时钟分配电路包括时钟发生器；时钟发生器采用ad9516-3。

具体的，所述模拟信号输出差分转换电路包括变压器、第一电容、第二电容、变压器、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻与第六电阻；所述模拟信号输出差分转换电路输入端通过第一电容以变压器输入端相连；所述变压器第一输出端通过第三电容接第一电阻第一端、第三电阻第一端；所述变压器第二输出端通过第四电容接第二电阻第二端、第四电阻第一端；所述第一电阻第二端、第二电阻第一端通过第五电容接地；所述第三电阻第二端接第五电阻第一端、模拟信号输出差分转换电路第一输出端；所述第四电阻第二端接第六电阻第二端、模拟信号输出差分转换电路第二输出端；所述第五电阻第二端通过第六电容接第六电阻第一端。多路模拟信号输出差分转换电路输出端分别接如第一模数转换单元的模数转换器输入端。

如附图3所示，功率监视电路包括功率监控芯片，采用ltc2290芯片，该芯片为双路12位慢速adc，采样率10msps，单电压3v供电，功耗120mw。功率监视电路输出端通过第二模数转换单元与第二fpga输入端相连。

本实用新型将多个通道的采集处理集成，可满足更加复杂的系统需求；配置通用接口，具备较强的通用性；具有高集成度的特点，采用2片fpga，具备充足的处理资源，可完成多通道数据处理和传输；可根据不同系统需求选择多种通道数，具备较强的适应性。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，包括模拟信号输出差分转换电路、第一模数转换单元、第二模数转换单元、第一fpga、第一存储器、时钟分配电路、第二fpga、第二存储器、可编程逻辑控制器、第三存储器、锁相环、数模转换器、功率监视电路与数据传输接口；所述模拟信号输出差分转换电路输出端通过第一模数转换单元与第一fpga输入端相连；所述第一存储器与第一fpga相连；所述第二存储器与第二fpga相连；所述第一fpga、第二fpga、第三存储器分别与可编程逻辑控制器相连；所述第一fpga与第二fpga相连；所述时钟分配电路分别与第一fpga、第二fpga相连；所述锁相环与所述第一模数转换单元、第二模数转换单元相连；所述功率监视电路通过第二模数转换单元与第二fpga相连；所述第二模数转换单元与数模转换器输入端、锁相环、数据传输接口相连。

2.根据权利要求1所述一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，所述模拟信号输出差分转换电路包括变压器、第一电容、第二电容、变压器、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻与第六电阻；所述模拟信号输出差分转换电路输入端通过第一电容以变压器输入端相连；所述变压器第一输出端通过第三电容接第一电阻第一端、第三电阻第一端；所述变压器第二输出端通过第四电容接第二电阻第二端、第四电阻第一端；所述第一电阻第二端、第二电阻第一端通过第五电容接地；所述第三电阻第二端接第五电阻第一端、模拟信号输出差分转换电路第一输出端；所述第四电阻第二端接第六电阻第二端、模拟信号输出差分转换电路第二输出端；所述第五电阻第二端通过第六电容接第六电阻第一端。

3.根据权利要求1所述一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，所述第一模数转换单元、第二模数转换单元均采用ads45lb69芯片。

4.根据权利要求1所述一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，所述第一fpga与第二第一fpga均为xc7k325t模块。

5.根据权利要求1所述一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，所述数据传输接口包括sfp接口与rs422接口。

6.根据权利要求1所述一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，所述数模转换器采用ad9787芯片。

7.根据权利要求1所述一种多波束天气雷达信号处理装置，其特征在于，所述功率监视电路包括模数转换芯片ltc2290。

技术总结
本实用新型公开了一种多波束天气雷达信号处理装置，包括模拟信号输出差分转换电路、第一模数转换单元、第二模数转换单元、第一FPGA、第一存储器、时钟分配电路、第二FPGA、第二存储器、可编程逻辑控制器、第三存储器、锁相环、数模转换器、功率监视电路与数据传输接口。本实用新型将多个通道的采集处理集成，可满足更加复杂的系统需求；配置通用接口，具备较强的通用性；具有高集成度的特点，采用2片FPGA，具备充足的处理资源，可完成多通道数据处理和传输；可根据不同系统需求选择多种通道数，具备较强的适应性。

技术研发人员：姜子旺
受保护的技术使用者：成都远望科技有限责任公司
技术研发日：2020.04.24
技术公布日：2020.12.15