測波雷達通用化視頻信號採集處理電路的製作方法
2023-05-24 01:35:31
專利名稱：測波雷達通用化視頻信號採集處理電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種信號採集電路，尤其涉及一種測波雷達通用化視頻信號採集處 理電路，屬於雷達視頻信號採集領域。
背景技術：
測波雷達用於對近岸或海洋船舶航路周圍海浪場及海面流場等海洋動力環境進 行穩定、可靠、實時、連續的監測，在區域性海洋監測技術中與波浪浮標、測流儀(海 流計、聲學海流剖面儀(ADCP))以及高頻地波雷達等浪流監測設備互補。在當前世界範圍內，無論是軍用測波雷達還是民用測波雷達，已定型測波雷達 或是在研測波雷達，基本都藉助於各種X波段船舶導航雷達為研製平臺，通過設計與相 應導航雷達接口和信號特性相匹配的視頻信號採集設備，採集近岸或海洋船舶周圍的海 面回波數據，進行一定的數位訊號處理後，通過PCI或其它接口將數據發送給終端計算 機進行回波顯示和浪流反演處理，最終形成實時海面環境信息產品。目前國內在研測波雷達的視頻信號採集處理設備大多接口簡單，信號轉換及採 集電路均針對所使用的固定型號導航雷達進行專門設計。這種針對性設計方法雖然具有 設計簡單、調試方便的優勢，但會導致信號採集設備通用性較差，僅能匹配同一廠家、 同一系列導航雷達的接口及信號要求。
發明內容
本發明針對目前測波雷達視頻信號採集設備通用性差的問題，而提出一種能對 不同導航雷達所提供的多種視頻信號進行採集處理的電路。該電路的結構包括信號轉換模塊、AD採集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉換 模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉換模塊、AD採集模塊後接入FPGA模塊， FPGA模塊通過接口轉換模塊與接口設備連接，晶振分別連接AD採集模塊與FPGA模 塊，電源模塊連接外部電源分別給上述所有模塊供電。所述FPGA模塊連接千兆乙太網絡。優選地，所述AD採集模塊採用雙極性AD採集晶片AD9246。本發明能對不同導航雷達設備所提供的單極性視頻信號、多極性視頻信號、分 離視頻信號、混合視頻信號等多種視頻信號進行接口匹配和數據採集，增強信號採集處 理設備的接口適應能力和信號兼容能力，有效提高設備的實用性，降低測波雷達的開發 和維護成本。
圖1為本發明的電路模塊結構示意圖。
具體實施例方式本發明測波雷達通用化視頻信號採集處理電路的模塊結構如圖1所示，包括信 號轉換模塊、AD採集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉換模塊和電源模塊，視頻信號依 次通過信號轉換模塊、AD採集模塊後接入FPGA模塊，FPGA模塊通過接口轉換模塊與 接口設備連接，晶振分別連接AD採集模塊與FPGA模塊，電源模塊連接外部電源分別給 上述所有模塊供電。為實現本發明的技術目的，需要選擇合適的信號採樣頻率。因艦(船)載測波 雷達的裝配需要，其使用的導航雷達各不相同，不同的導航雷達所設計的最小發射脈衝 寬度不盡相同，對視頻信號採集設備的採樣頻率有不同的最低要求，因此為適應採集設 備的通用化要求，本發明的時鐘採用Vishay公司的XOSM-572，輸出頻率為100MHz。 因不同的導航雷達視頻信號的特性存在差異，有正極性視頻信號，有負極性視頻信號， 有正負雙極性視頻信號，有分離視頻信號，也有混合視頻信號，因此需選擇雙極性AD 晶片，同時考慮到測波雷達對數據精度的要求，本發明中AD採集模塊採用AD公司的 AD9246(14位，峰峰值2V)。為實現雷達視頻信號處理和視頻數據傳輸，需綜合分析 信號處理規模，計算數據傳輸流量，本發明中FPGA模塊採用XILINX公司的VIRTEX-5 XC5VLX30T FFG665 (可用資源8個RocketIO、19200個邏輯單元、32個乘法器、4個以太 網MAC、160個單端或80對差分IO等)，既能實現信號處理功能又能滿足數據傳輸要求， FPGA模塊同時接入千兆乙太網絡。由於不同導航雷達的信號幅度不盡相同，接口形式也各 不相同，因此需充分利用FPGA多餘的IO管腳來設計多種信號接口形式的匹配電路。本方案實施中的幾個關鍵設計要素如下1.用數字存儲示波器對常見導航雷達的視頻信號進行測試或根據雷達技術手冊 對視頻信號進行分析。2.根據雷達視頻信號的接地電阻要求，預留視頻信號接地電阻，通過運放電路 對視頻信號進行幅度調整，再送入雙極性AD晶片。3.編寫VHDL語言實現FPGA對AD的數據的採集控制和存儲；針對不同雷達 的通信格式設計不同的通信程序；針對不同格式的混合視頻信號設計不同方式的視頻解 碼程序；設計千兆乙太網數據通信程序實現與PC機的數據交換。下面為部分VHDL程序m_emac:MyEMAC—千兆網映射port map (GMII_CLK125 => GMII_CLK125，......GMII_RX_CLK_0 => GMII_RX_CLK_0，elk = > clk_xtal,rx_data0 => rx_data0,rx_datal => rx_datal,.........rx_datal0 => rx_datal0,......
tx_data(7 downto 0) => tx_data(15 downto 8),tx_data (15 downto 8) 二 > tx_data (7 downto 0),tx_data_en => tx_data_en,tx_fifo_ftill = > tx_fifo_foll)；fangwei:Radar_Ant—方位解碼 1port map (elk => clk_40M，HD 二 > FW_hd，BP 二 > FW_br,Radat_Ant_en => Radat_Ant_en,count_num = > count_num,total_num = > total_num,FW_OUT = > FW_OUT_DATA)；fw_receive:uart_rx__ 方位角軍碼 2port map (elk 二> clk_xtal,serial_in => fw_serial_in,en_16x_baud == > baud_16x_38400，dout = > received_data_fw,data_present 二 > data_valid_fw)；ad_data_save:ad_ram—AD 存儲port map (addra = > ram_addra,addrb = > ram_addrb，clka => clk_40M,clkb => clk_xtal,dina = > ad_to_ram_r, —ad_in_i, 2 chou qudoutb => ram_doutb,wea = > ram_wea)；fir:ad_fir—FIR 濾波port map (RFD => open,RDY => open,CLK => clk_xtal,DOUT => ad_data_in,
DIN = > ad_data_in_s)；Process l:ad_processl—視頻角軍碼 1port map (elk => clk_xtal，mode = > mode_sel,ad—in = > signal_in,fw_out => received_fw,trig_out => received_trig,data = > received_data)；Processl:ad_process2—視頻角牟碼 2port map (elk = > clk_xtal,mode => mode_sel,ad_in => ad_data_in,fw_out = > fw_resut,trig_out 二 > trig_resut,data = > ad_data_vedio)；
權利要求
1.一種測波雷達通用化視頻信號採集處理電路，其特徵在於包括信號轉換模塊、 AD採集模塊、FPGA模塊、接口轉換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉換模 塊、AD採集模塊後接入FPGA模塊，FPGA模塊通過接口轉換模塊與接口設備連接，電 源模塊連接外部電源分別給信號轉換模塊、AD採集模塊、FPGA模塊和接口轉換模塊供電。
2.根據權利要求1所述的測波雷達通用化視頻信號採集處理電路，其特徵在於還 包括晶振，晶振分別與AD採集模塊和FPGA模塊連接。
3.根據權利要求1所述的測波雷達通用化視頻信號採集處理電路，其特徵在於所 述AD採集模塊採用雙極性AD採集晶片AD9246。
4.根據權利要求1所述的測波雷達通用化視頻信號採集處理電路，其特徵在於所 述FPGA模塊連接千兆乙太網。
全文摘要
本發明公開了一種測波雷達通用化視頻信號採集處理電路，該電路的結構包括信號轉換模塊、AD採集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉換模塊、AD採集模塊後接入FPGA模塊，FPGA模塊通過接口轉換模塊與接口設備連接，晶振分別連接AD採集模塊與FPGA模塊，FPGA模塊接入千兆網絡，電源模塊連接外部電源分別給上述模塊供電。本發明能對不同導航雷達設備所提供的多種視頻信號進行接口匹配和數據採集，有效提高了設備的實用性，降低了測波雷達的開發和維護成本。
文檔編號G01S7/48GK102012500SQ20101050958
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月18日 優先權日2010年10月18日
發明者丁友峰, 周亮, 施春榮, 馬偉偉 申請人:南京鵬力科技有限公司