本发明涉及信号接收装置，具体涉及一种阵列信号接收系统。
背景技术：
数字波束合成技术充分利用阵列天线所获取的空间信息，通过信号处理技术使波束获得超分辨率，实现了波束的扫描、目标的跟踪以及空间干扰信号的零陷，因而数字波束形成技术在雷达信号处理、通信信号处理以及电子对抗系统中得到了广泛的应用。
数字波束形成是把阵列天线输出的信号进行ad采样数字化后送到数字波束形成器的处理单元，完成对各路信号的复加权处理，形成所需的波束信号；很有必要提供一种基于阵列信号接收装置，用于完整地进行阵列信号全相参接收、同步采集、数据存储、数据转储和数据处理功能。
技术实现要素：
提供一种阵列信号接收系统，高性能的阵列信号接收、采集、存储、处理验证平台，用于数字波束合成技术、盲信号分离等技术的验证工作。
本发明通过下述技术方案实现：
一种阵列信号接收系统，包括全相参接收信道分机、vpx高性能采集存储分机、主控分机、磁盘阵列、16元天线阵组成，其中，全相参接收信道分机完成16通道信号下变频、放大和滤波的功能，可以覆盖30mhz～3000mhz频段范围的信号接收；vpx高性能采集存储分机采用vpx总线架构，完成16个通道中频信号的同步采集、存储、回放和处理；主控分机用于系统管理、高速转储和数据处理；磁盘阵列作为用户数据进行转储后的存储介质，为用户提供了高速、大容量的数据存储载体；和16元天线阵的射频接口，用于外场测试和算术验证。阵列信号接收系统用于接收阵列天线信号并进行同步采集和存储，然后对存储的数据进行转储并作事后分析处理；该系统在产品形态上由天线阵和一个用于信号接收、采集、存储和转储的功能一体化机柜的组成；全相参接收信道分机完成16通道信号下变频、放大和滤波的功能，可以覆盖30mhz～3000mhz频段范围的信号接收。将射频信号变换到指定带宽的中频信号；为保证通道间信号接收的相位一致性，接收机采用共本振设计，本振源由频综模块提供；同时接收信道分机提供用于系统标校的标校源；vpx高性能采集存储分机采用vpx总线架构，完成16个通道中频信号的同步采集、存储、回放和处理；采用16通道同步采集模块完成信号的同步采集，采集的数据通过pcie高速总线完成数据实时存储；在信号存储完成后，用户可以对数据进行回放，通过rapidio高速总线将数据导到本地主控计算机的硬盘，进行事后处理；也可以通过万兆以太网将数据转储到磁盘阵列，使用高性能工作站对数据进行事后分析处理；主控分机主要负责系统管理、高速转储和数据处理；该分机具备系统的管理软件，完成整个系统的设备配置和流程控制等功能；配备万兆以太网卡，可以将采集存储分机的数据通过万兆以太网高速转储到磁盘阵列；同时分机还为用户提供了高性能的数据事后分析和处理的硬件平台；磁盘阵列作为用户数据进行转储后的存储介质，为用户提供了高速、大容量的数据存储载体；磁盘阵列采用光纤接口，支持数据的高速存储和回读；系统对外预留和16阵元天线阵的射频接口，用于外场测试和算术验证；依次，达到高性能的阵列信号接收、采集、存储、处理验证平台，用于数字波束合成技术、盲信号分离等技术的验证工作。
进一步的，全相参接收包括射频开关组件、频综标校设备以及接收信道设备组成。将输入的16路射频信号，经过下变频、放大、滤波等处理后，转换为140mhz的中频信号输出至采集存储分机；同时输出单路标校信号至射频开关单元，用于系统标校；中频综标校设备主要由2个频综模块、2个16路功分模块以及1个标校模块成；接收信道设备主要16个接收模块组成，主要工作原理为：标校模块为两个本振频综模块提供同源同频的参考时钟信号；标校模块同时还输出标校信号至射频开关组件，以及输出采样时钟至采集存储分机，为ad提供采样时钟；本振频综模块的输出经过16路放大功分模块后，分别将本振信号送至接收模块；16路接收模块根据本振信号，将输入的射频信号下变频到140mhz中频输出；通过百兆网实现对所有模块工作模式以及工作状态的控制及监控。
进一步的，vpx高性能采集存储分机包括1个主控计算机、8个双通道采集存储模块、1个交换与同步控制模块和2个电源模块组成。主控计算机采用高性能vpx工业计算机板卡；用于完成用户的界面交互控制和对回放数据的事后处理，可以作为算法的验证计算平台；主控计算模块接收到用户命令后通过千兆网将命令发送到转储控制模块；交换与同步控制控制模块负责将来自主控模块的命令转换为can总线和千兆网命令发送到其他模块实现主控模块对其他模块的控制和状态反馈；同时交换与同步控制控制模块还可以通过板间rapidio总线接收来自存储模块的转储和回放数据，通过rapidio总线回放到主控模块；并提供万兆以太网接口支持数据向外置磁盘阵列转储；双通道采集存储模块完成对模拟信号的采集和高速数据的实时存储。支持外供或内部采样时钟，采样率可以由用户通过监控软件进行配置；支持由外部触发信号控制采样同步，实现2路ad对模拟信号的同步采样；同时ad采集模块采用同步采集技术，保证ad输出数据通道一致性；如果有多块ad采集板卡，可以使用专用的ad同步信号对板卡间数据采集进行同步；ad采集数据通过pcie总线将转换后的数据传输到容量为2tb的固态存储器中完成数据的实时存储；电源模块负责提供整机需要的电源，使用ac/dc电源模块接收外部的220v或28v电源。
进一步的，主控分机包括高性能工作站、万兆网卡和主机通道适配hba卡组成，万兆网卡和hba卡以pcie插卡方式集成到工作站中。主控分机采用pcie接口连接万兆网卡和hba卡，其中万兆网卡通过光纤连接到vpx高性能采集存储分机；读取的存储数据在工作站控制下以dma的方式直接将数据传输到hba卡；由hba卡将pcie接口的数据转储到磁盘阵列，从而完成一次数据高速转储，转储速度峰值带宽可达700mb/s；hba卡与磁盘阵列之间的光纤接口，可以采用fc或iscsi协议。
进一步的，磁盘阵列采用suresas112模块化磁盘存储系统。通过采用suresas112模块化磁盘存储系统，为2u上架式设备，可以根据用户需求灵活配置；主机连接方式支持fc和iscsi协议，可以与选择的光纤通道卡匹配。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种阵列信号接收系统，阵列信号接收系统用于接收阵列天线信号并进行同步采集和存储，然后对存储的数据进行转储并作事后分析处理；该系统在产品形态上由天线阵和一个用于信号接收、采集、存储和转储的功能一体化机柜的组成；全相参接收信道分机完成16通道信号下变频、放大和滤波的功能，可以覆盖30mhz～3000mhz频段范围的信号接收。将射频信号变换到指定带宽的中频信号；为保证通道间信号接收的相位一致性，接收机采用共本振设计，本振源由频综模块提供；同时接收信道分机提供用于系统标校的标校源；vpx高性能采集存储分机采用vpx总线架构，完成16个通道中频信号的同步采集、存储、回放和处理；采用16通道同步采集模块完成信号的同步采集，采集的数据通过pcie高速总线完成数据实时存储；在信号存储完成后，用户可以对数据进行回放，通过rapidio高速总线将数据导到本地主控计算机的硬盘，进行事后处理；也可以通过万兆以太网将数据转储到磁盘阵列，使用高性能工作站对数据进行事后分析处理；主控分机主要负责系统管理、高速转储和数据处理；该分机具备系统的管理软件，完成整个系统的设备配置和流程控制等功能；配备万兆以太网卡，可以将采集存储分机的数据通过万兆以太网高速转储到磁盘阵列；同时分机还为用户提供了高性能的数据事后分析和处理的硬件平台；磁盘阵列作为用户数据进行转储后的存储介质，为用户提供了高速、大容量的数据存储载体；磁盘阵列采用光纤接口，支持数据的高速存储和回读；系统对外预留和16阵元天线阵的射频接口，用于外场测试和算术验证；依次，达到高性能的阵列信号接收、采集、存储、处理验证平台，用于数字波束合成技术、盲信号分离等技术的验证工作；
2、本发明一种阵列信号接收系统，主控计算机采用高性能vpx工业计算机板卡；用于完成用户的界面交互控制和对回放数据的事后处理，可以作为算法的验证计算平台；主控计算模块接收到用户命令后通过千兆网将命令发送到转储控制模块；交换与同步控制控制模块负责将来自主控模块的命令转换为can总线和千兆网命令发送到其他模块实现主控模块对其他模块的控制和状态反馈；同时交换与同步控制控制模块还可以通过板间rapidio总线接收来自存储模块的转储和回放数据，通过rapidio总线回放到主控模块；并提供万兆以太网接口支持数据向外置磁盘阵列转储；双通道采集存储模块完成对模拟信号的采集和高速数据的实时存储。支持外供或内部采样时钟，采样率可以由用户通过监控软件进行配置；支持由外部触发信号控制采样同步，实现2路ad对模拟信号的同步采样；同时ad采集模块采用同步采集技术，保证ad输出数据通道一致性；如果有多块ad采集板卡，可以使用专用的ad同步信号对板卡间数据采集进行同步；ad采集数据通过pcie总线将转换后的数据传输到容量为2tb的固态存储器中完成数据的实时存储；电源模块负责提供整机需要的电源，使用ac/dc电源模块接收外部的220v或28v电源；；
3、本发明一种阵列信号接收系统，主控分机采用pcie接口连接万兆网卡和hba卡，其中万兆网卡通过光纤连接到vpx高性能采集存储分机；读取的存储数据在工作站控制下以dma的方式直接将数据传输到hba卡；由hba卡将pcie接口的数据转储到磁盘阵列，从而完成一次数据高速转储，转储速度峰值带宽可达700mb/s；hba卡与磁盘阵列之间的光纤接口，可以采用fc或iscsi协议。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明组成框图；
图2为本发明工作原理框图；
图3为本发明采集存储模式数据流向图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明一种阵列信号接收系统，包括全相参接收信道分机、vpx高性能采集存储分机、主控分机、磁盘阵列、16元天线阵组成，其中，全相参接收信道分机完成16通道信号下变频、放大和滤波的功能，可以覆盖30mhz～3000mhz频段范围的信号接收；vpx高性能采集存储分机采用vpx总线架构，完成16个通道中频信号的同步采集、存储、回放和处理；主控分机用于系统管理、高速转储和数据处理；磁盘阵列作为用户数据进行转储后的存储介质，为用户提供了高速、大容量的数据存储载体；和16元天线阵的射频接口，用于外场测试和算术验证；全相参接收包括射频开关组件、频综标校设备以及接收信道设备组成；vpx高性能采集存储分机包括1个主控计算机、8个双通道采集存储模块、1个交换与同步控制模块和2个电源模块组成；主控分机包括高性能工作站、万兆网卡和主机通道适配hba卡组成，万兆网卡和hba卡以pcie插卡方式集成到工作站中；磁盘阵列采用suresas112模块化磁盘存储系统。
如图2所示，阵列信号接收系统由主控分机完成整个系统的管理和流程控制，系统管理软件安装在高性能工作站上。工作站与vpx高性能采集存储分机的主控计算机之间通过万兆网和千兆网连接。万兆网用于高速数据导出，千兆网用于传输控制命令。所有系统管理指令通过千兆网传输到vpx高性能采集存储分机的主控计算机，vpx高性能采集存储分机内部采用千兆网完成分机内部模块的控制，采用can总线完成对外部接收信道分机和射频开关组件的控制。接收信道分机接收天线信号后，对信号进行放大、混频和滤波，由can总线控制频综和内部接收机单元，配置工作参数，输出合适带宽的中频信号。采集模块的时钟信号由接收信道分机的标校时钟源提供。在完成数据存储后，可以将存储数据回读到本地硬盘进行分析处理。主控分机安装万兆以太网卡，可以通过万兆以太网将vpx高性能采集存储分机存储的数据高速导处到磁盘阵列中高性能工作站完成信号的事后分析与处理。
如图3所示，采集存储模式完成射频信号的采集和存储。根据用户要求，可以采集标校源信号或是天线阵列的射频信号。该工作模式下数据流有两种：控制数据流和信号数据流。控制数据流是主控分机的系统管理软件通过千兆网下发控制命令到vpx高性能采集存储分机的主控计算机，通过分机内部的交换与同步控制模块将网络命令转换为can总线指令或每个采集存储模块的千万网命令。通过can总线控制射频开关组件切换天线阵列或标校源，正常工作方式下，切换3组16阵元天线的一组到全相参接收信道分机。在标校模式下，将标校源功分为16路并切换标校射频信号到接收信道分机。全相参接收信道分机接收can总线命令，完成信号的频点、带宽等参数的设置，在can指令控制下，输出合适带宽的中频信号到采集存储分机。同时为采集存储分机提供采样时钟。采集存储分机的ad采集模块采样时钟为同源同相的时钟源，且在同步触发信号的使能下开始采样，保证ad采集模块的所有通道采样的同步。ad采样将中频信号转换为数字信号后，通过pcie总线将数据高速传输给存储模块。系统支持2种采集存储工作方式：即点即停和预设存储长度。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。