一种W波段云雷达信号传输装置的制作方法

一种w波段云雷达信号传输装置
技术领域
1.本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种w波段云雷达信号传输装置。


背景技术：

2.毫米波测云雷达研制始于20世纪50年代,早期研究云的雷达是频率为24ghz的雷达, 采用的是速调管,由于受到当时技术的限制,早期发展的雷达只能探测到比较强的云如积雨云,而含水(或冰晶)量少的薄云(淡积云、薄层积云、薄卷云)则完全探测不到。近年来,气象学家们越来越关注云在气候变化作用中的重要性,开始重点发展云的观测技术的同时重点发展毫米波气象雷达。国内外在毫米波雷达自身性能评测及其研究云的宏微观特性方面已有一定进展,主要集中在雷达探测能力研究,云顶、云底高度的确定,云内云、冰含量的计算,云滴谱分布以及云层湍流结构变化,冰云水云识别以及云内液态水含量和有效粒子半径大小的反演。
3.现有的雷达信号处理器大多采用altera的fpga进行数据处理，处理速度和处理能力要比早期的雷达处理的快速，信号传输使用千兆网phy的形式，采用spf进行光电信号转化。但是，altera的fpga在个人使用时虽有较高的性价比，但是在军工级产品当中使用时，其运算速度和内部逻辑空间稍有不足，在大型设计项目的开发中，altera的ise比较困难，而且altera的开发软件quartusii时，在时序约束方面相对于xilinx的开发软件vivado较复杂；且现有信号处理装置集成度相对较低，各个功能模块相对独立，占用了不少的雷达空间，不利于小型化的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种w波段云雷达信号传输装置，通过更改以往差分线宽及平滑度，采用高精密电子元器件，改善电子元器件的布局以及多层地层铺铜等技术手段，改善了信号处理数据速度处理慢，板载资源空间不足以及集成度低等问题。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种w波段云雷达信号传输装置，它包括电源电路、adc电路、dac电路、fpga和sfp+电路；所述adc电路连接雷达接收机的输出端，adc电路的输出端连接所述fpga的信号输入端，所述fpga的信号输出端连接所述 dac电路的输入端，dac电路的输出端连接雷达发射机的输入端；所述fpga与所述sfp+ 电路相互连接，所述电源电路的供电输出端分别与所述fpga、adc电路和dac电路的供电输入端连接。
6.所述电源电路包括稳压电源、1v电源转换模块、1.8v电源转换模块、3.3v电源转换模块和5.2v电源转换模块；所述稳压电源与所述1v电源转换模块、1.8v电源转换模块、3.3v 电源转换模块和5.2v电源转换模块连接；所述1v电源转换模块、1.8v电源转换模块和3.3v 电源转换模块的供电输出端与所述fpga的供电输入端连接；所述3.3v电源转换模块和5.2v 电源转换模块的供电输出端与所述adc电路，所述1v电源转换模块和1.8v电源转换模块的供电输出端与所述dac电路的供电输入端连接。
7.所述adc电路包括adc芯片，雷达接收机的模拟回波信号通过adc芯片的第22和23 引脚接入到adc前端电路进行电压电流转换，通过adc芯片的16路输出端口连接到所述 fpga的信号输入端。
8.所述adc前端电路包括两路adc通道，每路adc通道包括一变压器；变压器两个输出端口上分别串联有第一电容和第一电阻，两个第一电容之间并联有两个串联的第二电阻，在两个第二电阻之间并联有一接地的第二电容；在两个第一电阻之间并联有两个串联的第三电阻，两个第三电阻之间连接有第三电容。
9.所述dac电路包括da芯片，da芯片的输出端连接变压器t6，变压器t6的输出端连接后级放大电路进行信号放大，所述后级放大电路的输出端连接接线端口j4，接线端口j4连接雷达发射机。
10.还包括flash闪存电路和cpld电路，所述flash闪存电路和cpld电路与所述fpga 连接。
11.本实用新型具有以下优点：一种w波段云雷达信号传输装置，采用高集成化的信号处理器，节省雷达空间。该装置采用新型高端fpga芯片提升了信号处理的速度，降低雷达回波信号处理时间，能够更快的将处理好的信息通过高速网络传输至用户终端。该装置使用光纤进行控制，保证了在数据传输过程中不受其他电磁波信号干扰，保证了数据传输的可靠性。该装置使用光纤进行控制，保证了在数据传输过程中不受其他电磁波信号干扰，保证了数据传输的可靠性。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图；
13.图2为电源电路供电原理结构图；
14.图3为adc芯片电路图；
15.图4为adc前端电路图；
16.图5为dac电路图；
17.图6为flash闪存电路图；
18.图7为cpld电路图。
具体实施方式
19.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的保护范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
20.如图1所示，一种w波段云雷达信号传输装置，它包括电源电路、adc电路、dac电路、fpga和sfp+电路；所述adc电路连接雷达接收机的输出端，adc电路的输出端连接所述fpga的信号输入端，所述fpga的信号输出端连接所述dac电路的输入端，dac电路的输出端连接
雷达发射机的输入端；所述fpga与所述sfp+电路相互连接，所述电源电路的供电输出端分别与所述fpga、adc电路和dac电路的供电输入端连接。
21.进一步地，fpga采用xilinx的artix-7系列芯片，提高了信号处理器的运算速度，sfp+ 电路与计算机或者其他智能终端设备连接。
22.进一步地，如图2所示，电源电路包括稳压电源、1v电源转换模块、1.8v电源转换模块、3.3v电源转换模块和5.2v电源转换模块；所述稳压电源与所述1v电源转换模块、1.8v 电源转换模块、3.3v电源转换模块和5.2v电源转换模块连接；所述1v电源转换模块、1.8v 电源转换模块和3.3v电源转换模块的供电输出端与所述fpga的供电输入端连接；所述3.3v 电源转换模块和5.2v电源转换模块的供电输出端与所述adc电路，所述1v电源转换模块和1.8v电源转换模块的供电输出端与所述dac电路的供电输入端连接。
23.其中，信号处理器供电的电源为6v/2a稳压电源，电路中有多个电源转换模块，分别形成不同的电压个电流给系统的每个模块进行供电。信号处理板的核心fpga由1v、1.8v和 3.3v电压供电。双路adc通道由3.3v和5.2v电压供电工作。信号发射组件dds由1.8v 和3.3v电源供电。cpld和其余的422等信号转换芯片则由3.3v电压进行供电。
24.如图3所示，adc电路包括adc芯片，雷达接收机的模拟回波信号通过adc芯片的第22和23引脚接入到adc前端电路进行电压电流转换，通过adc芯片的16路输出端口连接到所述fpga的信号输入端。
25.进一步地，信号处理器采用的ad芯片是ad9446，它是一款拥有卓越信噪比，运行速度可达100msps的16位模数转换器。第22和23引脚接入由接收机接收进来的模拟回波信号，经过ad前端电路的电压电流转换后进入ad芯片，采样后由引脚70到89十六路数字ad 传输到fpga进行运算分析。
26.如图4所示，adc前端电路包括两路adc通道，每路adc通道包括一变压器；变压器两个输出端口上分别串联有第一电容和第一电阻，两个第一电容之间并联有两个串联的第二电阻，在两个第二电阻之间并联有一接地的第二电容；在两个第一电阻之间并联有两个串联的第三电阻，两个第三电阻之间连接有第三电容。
27.进一步地，回波信号经接收机传输到j1和j2信号输入端，经过变压器的电压匹配后进入ad芯片进行采样，之后转换为数字信号传入fpga分析处理。
28.如图5所示，dac电路包括da芯片，da芯片的输出端连接变压器t6，变压器t6的输出端连接后级放大电路进行信号放大，所述后级放大电路的输出端连接接线端口j4，接线端口j4连接雷达发射机。
29.其中，在fpga经过编程后产生的信号通过da转换(图中左侧为da芯片)将数字信号转换为模拟信号，通过后级电路放大经j4传输到频综，再到发射机发射。后级电路中信号先经过电压匹配变压器t6进行电压匹配，再经过rf放大器u5进行一级放大，再经过声表滤波器进行滤波，最后经过rf放大器u1进行二级放大，最后通过j4连接到发射机。
30.如图6和图7所示，还包括flash闪存电路和cpld电路，所述flash闪存电路和 cpld电路与所述fpga连接；flash闪存电路，其功能是存储fpga的信号处理程序；cpld 电路，其功能是配置fpga，协调信号处理器，使其正常工作。
31.本实用新型的工作过程如下：雷达的控制终端通过光纤连接到信号处理器，发送控制命令指挥信号处理器进行数据采集和数据发送等功能。信号处理器经过dac将数字信
号转换成模拟信号，经过频率综合再由发射机放大，将波束发射到目标物上。目标物对雷达发射的波束进行后向反射，该反射波通过雷达的天线接收，之后进入接收机。接收机通过接收目标物反射回来的回波信号，经过信号处理器的adc前端进行滤波和电压匹配，将接收到的信号经过adc转换为数字信号以便fpga进行处理。信号进入fpga，通过算法对信号进行分析，最后将分析得到的产品传输到控制终端的软件，进行显示。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。