专利名称：一种高频地波雷达多通道接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种雷达接收机，尤其涉及一种高频地波雷达大阵列多单元接收机，属于雷达接收机领域。
背景技术：
现有的高频地波雷达接收机多为8通道，其只能满足于便携式地波雷达和小阵列地波雷达工作，通道数量的局限性大大限制了高频地波雷达大阵列多单元化的发展。从探测效果上看，便携式地波雷达只能探测流场信息，而小阵列地波雷达(如8阵列)探测的流场、浪场和风场的效果也是差强人意。目标探测是将来高频地波雷达研究的方向，而小阵列地波雷达单元少、雷达数据量少的短板也暴露无疑。多通道的数字化雷达接收机为大阵列地波雷达系统提供了可能，而使用并行集成度不高的ADC (模数转换芯片)在电路设计上相当复杂，其稳定性和可靠度也不够理想。采用集成度不高的ADC所设计的多通道接收机，在ADC前端需要前置低噪声放大器、可控增益放大器以及抗混叠滤波器，该模拟电路设计较复杂，并且会影响通道的隔离度，信号数字量化后采取并行输出，24通道16位的AD至少需要384个IO 口以及384根PCB走线，PCB设计的复杂度可想而知。
实用新型内容本实用新型的目的在于:提出一种电路设计简单的高频地波雷达多通道接收机，以提高稳定性和可靠度。该接收机包括n组接收通道以及FPGA芯片，n为自然数，每组接收通道均包括天线、高速电子开关、带通滤波器以及串行LVDS接口模数转换芯片，所述天线的接收信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。所述串行LVDS接口模数转换芯片集成了依次连接的前置低噪声放大器、可变增益放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器，所述模数转换器的输出端为差分LVDS接口。所述FPGA芯片采用集成了 LVDS接口的XilinxV6系列FPGA芯片。技术效果:1、采用高集成度串行LVDS接口模数转换芯片，简化了前端复杂的模拟电路，需要的IO 口资源大量减少，大大降低了电路设计的复杂性，提高了接收机的稳定性和可靠度。2、由于电路设计简单，接收机的灵敏度、动态范围、信噪比以及通道隔离度都具有明显提升。
图1为本实用新型的结构框图。图2为串并转换实现示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型作进一步说明。本实用新型高频地波雷达多通道接收机的结构如图1所示，包括n组接收通道以及FPGA芯片，n为自然数，图中显示了 3组接收通道，每组接收通道均包括天线、高速电子开关、带通滤波器以及串行LVDS接口模数转换芯片，所述天线的接收信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。高频地波雷达为调频中断连续波体制的雷达，高速电子开关在雷达发射机发射期间将接收通道关闭，在未发射期间打开接收通道接收回波信号。模拟带通滤波器的通带为2MHz，其用于抑制带外信号给接收系统带来的干扰。串行LVDS接口模数转换芯片采用高集成度模数转换芯片，其集成了依次连接的8通道前置低噪声放大器(LNA)、可变增益放大器(VGA)、抗混叠滤波器(AAF)以及模数转换器，模数转换器的输出端为差分LVDS接口，LNA和VGA用于调整信号通道的增益变化，以提高系统灵敏度并调整系统的线性动态范围。该串行LVDS接口模数转换芯片的模拟输入部分采用差分信号输入，以降低干扰，数字输出部分为差分LVDS串行输出，速率可达600M/S。由于每组接收通道包括8个通道，所以每组接收通道采用8根天线接收回波信号。FPGA芯片采用集成了 LVDS接口的Xilinx V6系列超大规模FPGA芯片，该芯片带有大量的DSP资源，FPGA芯片将LVDS差分信号转换成单端后，进行串并转换，并对信号进行混频、抽取滤波，再传至上位机。串行LVDS接口模 数转换芯片的采样时钟为50MHz，该芯片输出三路信号，分别为串行数据信号、数据同步信号以及帧同步信号。串行数据信号和数据同步信号的速率可达600M/S，PCB设计时必须考虑阻抗匹配，芯片输出的三路信号也要尽量保持等长。该芯片尽量靠近前端的高速电子开关和带通滤波器，以减少模拟电路的长度，降低通道间的相互干扰。本实用新型中的串并转换如图2所示，三路差分信号分别通过FPGA中的IBUFDS转换成单端信号，再进入IODELAY，10DELAY能高精度地调整信号的相位，将三路信号调节成同步，最后通过ISERDESE将串行数据转换成并行数据。采用两种不同的ADC所设计的24通道雷达接收分机特性参数如表I所示。不难看出，采用并行接口 ADC所设计的接收分机电路复杂，PCB板层数达到16层，需要的FPGA的IO资源也相当多。而采用串行LVDS接口 ADC的接收分机，由于ADC集成度高，电路设计简单得多，所以接收的灵敏度、动态范围、通道隔离度等指标都明显好于前者。表1:24通道地波雷达接收机特性参数
权利要求1.一种高频地波雷达多通道接收机，其特征在于:包括n组接收通道以及FPGA芯片，n为自然数，每组接收通道均包括天线、高速电子开关、带通滤波器以及串行LVDS接口模数转换芯片，所述天线的接收信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。
2.根据权利要求1所述的高频地波雷达多通道接收机，其特征在于:所述串行LVDS接口模数转换芯片集成了依次连接的前置低噪声放大器、可变增益放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器，所述模数转换器的输出端为差分LVDS接口。
3.根据权利要求1所述的高频地波雷达多通道接收机，其特征在于:所述FPGA芯片采用集成了 LVDS接口的XilinxV6系列FPGA芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种高频地波雷达多通道接收机，属于雷达接收机领域。该接收机包括n组接收通道以及FPGA芯片，每组接收通道均是由天线接收信号，该信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。本实用新型采用的模数转换芯片集成了前置低噪声放大器、可变增益放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器，并且输出为差分LVDS串行输出，大大降低了电路设计的复杂性，提高了接收机的可靠度和稳定性。
文档编号G01S7/285GK203037845SQ20122073906
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者陆小虎, 施春荣, 周涛, 邵世卿, 谢向前 申请人:中船重工鹏力(南京)大气海洋信息系统有限公司