一种基于高频超视距雷达的校准源装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于高频超视距雷达的校准源装置，包括电源电路、GPS电路、接收电路、发射电路和FPGA电路：电源电路包括太阳能接收模块和电能存储模块；GPS电路包括恒温晶振、GPS信号接收模块和同步模块；接收电路包括依次连接的接收天线、收发隔离开关、滤波器和A/D转换器；发射电路包括依次连接的D/A转换器、滤波器、收发隔离开关、功率模块和发射天线；FPGA电路分别与GPS电路、A/D转换器、D/A转换器、收发隔离开关和功率模块连接。本实用新型可以自动解析雷达发射信号，并根据雷达工作协议产生对应校准信号，具有电路简单、功耗低、稳定性高、成本低和适于野外工作的优点，特别适用于高频超视距雷达校准。
【专利说明】
一种基于高频超视距雷达的校准源装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于高频超视距雷达的校准源装置，属高频超视距雷达技术领域。
【背景技术】
[0002]高频超视距雷达已经被广泛用于海面风、浪和流等动力学参数探测同时也能用于海面船和低速飞行目标探测。雷达接收阵列存在幅相误差，会影响雷达的探测性能。常用校准方法分为无源校准和有源校准，有源校准方法需要在远场放置校准源，通过一些有源校准方法实现雷达接收阵列校准，如中国发明专利“一种基于站间直达波干扰的阵列幅相误差校准方法”(专利号:CN201110439090.0)。现有的校准设备结构复杂，功耗较高，且多采用外部电源供电结构且不能解析雷达发射信号，无法满足孤岛等无电力供给地方的工作要求。
【实用新型内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于高频超视距雷达的校准源装置。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:
[0005]—种基于高频超视距雷达的校准源装置，包括电源电路、GPS电路、接收电路、发射电路和FPGA电路；电源电路包括太阳能接收模块和电能存储模块;GPS电路包括恒温晶振、GPS信号接收模块和同步模块;发射电路包括依次连接的D/A转换器、滤波器、收发隔离开关、功率模块和发射天线;接收电路包括依次连接的接收天线、收发隔离开关、滤波器和A/D转换器;FPGA电路分别与GPS电路、A/D转换器、D/A转换器、收发隔离开关和功率模块连接；GPS电路(10)分别与A/D转换器(9)、D/A转换器(4)连接。
[0006]所述GPS电路(10)产生与雷达工作时序一致的对应同步信号，保证校准源装置和雷达同步，并在该时序下经发射电路(5)产生对应校准信号并发射出去；由GPS信号接收模块接收GPS信号，恒温晶振提供高稳定度、低抖动和低相位噪声的系统工作时钟;通过GPS驯服时钟信号和其分频得到的IPPS信号；之后由同步模块产生雷达同步控制时序，使校准源装置与雷达工作同步。
[0007]所述发射电路在GPS产生的同步信号控制下产生校准信号，并经功率模块进行放大和功率控制，最后经发射天线发射出去。
[0008]所述接收电路接收雷达发射信号，数字化后与雷达工作带宽内的不同中心频率的本振信号进行混频，可得到雷达工作频率。
[0009]所述电源电路可以将太阳能转换为电能并存储，该装置可工作在无电力供给的野外环境。
[0010]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:可以自动解析雷达发射信号，并产生对应校准信号，具有电路简单、功耗低、稳定性高、成本低和适于野外工作的优点，特别适用于高频超视距雷达校准。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构框图；
[0012]其中，I一功率模块，2—收发隔离开关一，3—滤波器，4一D/A转换器，5—发射电路，6—FPGA电路，7—收发隔离开关二，8—滤波器，9一A/D转换器，10—GPS电路，11一接收电路，12—电源电路。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型的进行详细的描述。
[0014]本实施例中高频超视距雷达工作在FMICW体制，扫频带宽和扫频周期不变，雷达工作频率精度为IKHz，雷达工作时序确定，参与工作的雷达通过GPS实现同步。
[0015]如图1所示，本实用新型包括电源电路(12)、GPS电路(10)、接收电路(11)、发射电路(5 )和FPGA电路(6):电源电路(12)包括太阳能接收模块和电能存储模块;GPS电路(10 )包括恒温晶振、GPS信号接收模块和同步模块;发射电路(5)包括依次连接的D/A转换器(4)、滤波器(3)、收发隔离开关一 (2)、功率模块(I)和发射天线;接收电路(11)包括依次连接的接收天线、收发隔离开关二(7)、滤波器(8)和A/D转换器(9); FPGA电路(6)分别与GPS电路
(10)、A/D转换器(9)、D/A转换器(4)、收发隔离开关一 (2)、收发隔离开关二 (7)和功率模块(I)连接;GPS电路(10)分别与A/D转换器(9)、D/A转换器(4)连接。
[0016]所述电源电路(12)可以将太阳能转化为电能并存储，电源电路(12)为整个装置供电，可保证该校准装置工作在无电力供给的野外环境。
[0017]所述接收电路(11)经接收天线接收雷达发射信号，之后接入收发隔离开关二(7)，经过滤波器(8)滤波之后接入A/D转换器(9)进行采样数字化。其中收发隔离开关(7)隔离度大于60dB，在雷达发射时收发隔离开关二 (7)打开，在雷达接收时收发隔离开关二 (7)闭合。滤波器(8)的中心频率和带宽和雷达工作带宽一致，尽可能抑制雷达工作带宽外信号。A/D转换器(9)内部集成信号增益电路，可提供-1OdB?40dB的增益控制，可保证校准装置工作在最佳状态。接收电路基于“软件无线电”思想，电路结构简单，功耗低，灵敏度高，可满足实际工作需求。
[0018]所述FPGA电路(6)产生在雷达工作带宽内的不同中心频率的本振信号，并与A/D采样后的数字信号进行混频，混频后信号接入数字低通滤波器进行滤波，低通滤波器的通带频率为100Hz，阻带截止频率为150Hz，统计输出信号能量。故可得到不同频率本振信号下接收信号的功率分布，通过确定功率最大处可得到雷达工作频率。FPGA电路可实时解析雷达发射信号，并将相关信息提供给发射电路。
[0019]所述GPS电路(1)由GPS信号接收模块接收GPS信号，恒温晶振提供高稳定度、低抖动和低相位噪声的系统工作时钟，频率为10MHz。通过GPS驯服1MHz时钟和其十万分频得到的IPPS信号。之后由同步模块产生雷达同步控制时序，使校准源装置与雷达工作同步。
[0020]所述发射电路(5)根据接收电路(11)解析得到的雷达信号信息产生校准信号，该校准信号采用中国发明专利“一种实现地波超视距雷达同时多频发射/接收的方法”(专利号:ZL201410014040.1)中所述的相位偏置的方法模拟目标运动，该方法可使校准信号产生多普勒偏移，使得校准信号与海洋回波信号和目标回波信号分离。产生的校准信号接入滤波器(3)进行滤波，滤波后信号接入收发隔离开关一 (2)，然后经过功率模块(I)放大和功率控制，最后通过发射天线发射信号。其中收发隔离开关一 (2)隔离度大于60dB，在雷达发射时收发隔呙开关一(2)闭合，在雷达接收时收发隔呙开关一(2)打开。功率模块(I)的使能与收发隔尚开关一(2)—致，即收发隔尚开关一(2)关闭时功率模块(I)停止工作，收发隔呙开关一 (2)打开时功率模块(I)工作，这样可以减少校准装置的功率消耗。滤波器(3)的中心频率和带宽和雷达工作带宽一致。
[0021]本实用新型由于采取以上技术方案，可以自动解析雷达发射信号，并产生对应校准信号，具有电路简单、功耗低、稳定性高、成本低和适于野外工作的优点，特别适用于高频超视距雷达校准。本实用新型中利用的方法均属于现有技术，本实用新型是针对硬件的创新与保护。
【主权项】
1.一种基于高频超视距雷达的校准源装置，其特征在于:包括电源电路(12)、GPS电路(1)、接收电路(II)、发射电路(5)和FPGA电路(6);所述发射电路(5)包括依次连接的D/A转换器(4)、滤波器(3)、收发隔离开关一 (2)、功率模块(I)和发射天线;所述接收电路(11)包括依次连接的接收天线、收发隔离开关二(7)、滤波器(8)和A/D转换器(9) ;FPGA电路(6)分别与GPS电路(10)、A/D转换器(9)、D/A转换器(4)、收发隔离开关一 (2)、收发隔离开关二 (7)和功率模块(I)连接;GPS电路(1)分别与A/D转换器(9)、D/A转换器(4)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于高频超视距雷达的校准源装置，其特征在于:所述GPS电路(10)包括恒温晶振、GPS信号接收模块和同步模块;GPS电路(10)产生与雷达工作时序一致的对应同步信号，保证校准源装置和雷达同步，并在该时序下经发射电路(5)产生对应校准信号并发射出去。3.根据权利要求2所述的一种基于高频超视距雷达的校准源装置，其特征在于:所述电源电路(I2)包括太阳能接收模块和电能存储模块;电源电路(I2)将太阳能转换为电能并存储，保证该校准源装置工作在无电力供给的野外环境。4.根据权利要求3所述的一种基于高频超视距雷达的校准源装置，其特征在于:所述接收电路(11)接收雷达发射信号，数字化后与FPGA电路(6)产生的不同中心频率的本振信号进行混频，得到雷达工作频率。
【文档编号】G01S7/40GK205450261SQ201620278402
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】吴雄斌, 柳剑飞, 刘靓欢, 万斌, 王市委, 张兰
【申请人】武汉大学