專利名稱：測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號采集電路，尤其涉及一種測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處 理電路，屬于雷達(dá)視頻信號采集領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
測波雷達(dá)用于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(huán)境進(jìn) 行穩(wěn)定、可靠、實時、連續(xù)的監(jiān)測，在區(qū)域性海洋監(jiān)測技術(shù)中與波浪浮標(biāo)、測流儀(海 流計、聲學(xué)海流剖面儀(ADCP))以及高頻地波雷達(dá)等浪流監(jiān)測設(shè)備互補。在當(dāng)前世界范圍內(nèi)，無論是軍用測波雷達(dá)還是民用測波雷達(dá)，已定型測波雷達(dá) 或是在研測波雷達(dá)，基本都借助于各種X波段船舶導(dǎo)航雷達(dá)為研制平臺，通過設(shè)計與相 應(yīng)導(dǎo)航雷達(dá)接口和信號特性相匹配的視頻信號采集設(shè)備，采集近岸或海洋船舶周圍的海 面回波數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的數(shù)字信號處理后，通過PCI或其它接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端計算 機(jī)進(jìn)行回波顯示和浪流反演處理，最終形成實時海面環(huán)境信息產(chǎn)品。目前國內(nèi)在研測波雷達(dá)的視頻信號采集處理設(shè)備大多接口簡單，信號轉(zhuǎn)換及采 集電路均針對所使用的固定型號導(dǎo)航雷達(dá)進(jìn)行專門設(shè)計。這種針對性設(shè)計方法雖然具有 設(shè)計簡單、調(diào)試方便的優(yōu)勢，但會導(dǎo)致信號采集設(shè)備通用性較差，僅能匹配同一廠家、 同一系列導(dǎo)航雷達(dá)的接口及信號要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前測波雷達(dá)視頻信號采集設(shè)備通用性差的問題，而提出一種能對 不同導(dǎo)航雷達(dá)所提供的多種視頻信號進(jìn)行采集處理的電路。該電路的結(jié)構(gòu)包括信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉(zhuǎn)換 模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊， FPGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，晶振分別連接AD采集模塊與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模塊連接千兆以太網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，所述AD采集模塊采用雙極性AD采集芯片AD9246。本發(fā)明能對不同導(dǎo)航雷達(dá)設(shè)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(jìn)行接口匹配和數(shù)據(jù)采集，增強信號采集處 理設(shè)備的接口適應(yīng)能力和信號兼容能力，有效提高設(shè)備的實用性，降低測波雷達(dá)的開發(fā) 和維護(hù)成本。


圖1為本發(fā)明的電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路的模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括信 號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，視頻信號依 次通過信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與 接口設(shè)備連接，晶振分別連接AD采集模塊與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(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，需要選擇合適的信號采樣頻率。因艦(船)載測波 雷達(dá)的裝配需要，其使用的導(dǎo)航雷達(dá)各不相同，不同的導(dǎo)航雷達(dá)所設(shè)計的最小發(fā)射脈沖 寬度不盡相同，對視頻信號采集設(shè)備的采樣頻率有不同的最低要求，因此為適應(yīng)采集設(shè) 備的通用化要求，本發(fā)明的時鐘采用Vishay公司的XOSM-572，輸出頻率為100MHz。 因不同的導(dǎo)航雷達(dá)視頻信號的特性存在差異，有正極性視頻信號，有負(fù)極性視頻信號， 有正負(fù)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 芯片，同時考慮到測波雷達(dá)對數(shù)據(jù)精度的要求，本發(fā)明中AD采集模塊采用AD公司的 AD9246(14位，峰峰值2V)。為實現(xiàn)雷達(dá)視頻信號處理和視頻數(shù)據(jù)傳輸，需綜合分析 信號處理規(guī)模，計算數(shù)據(jù)傳輸流量，本發(fā)明中FPGA模塊采用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(wǎng)MAC、160個單端或80對差分IO等)，既能實現(xiàn)信號處理功能又能滿足數(shù)據(jù)傳輸要求， FPGA模塊同時接入千兆以太網(wǎng)絡(luò)。由于不同導(dǎo)航雷達(dá)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多余的IO管腳來設(shè)計多種信號接口形式的匹配電路。本方案實施中的幾個關(guān)鍵設(shè)計要素如下1.用數(shù)字存儲示波器對常見導(dǎo)航雷達(dá)的視頻信號進(jìn)行測試或根據(jù)雷達(dá)技術(shù)手冊 對視頻信號進(jìn)行分析。2.根據(jù)雷達(dá)視頻信號的接地電阻要求，預(yù)留視頻信號接地電阻，通過運放電路 對視頻信號進(jìn)行幅度調(diào)整，再送入雙極性AD芯片。3.編寫VHDL語言實現(xiàn)FPGA對AD的數(shù)據(jù)的采集控制和存儲；針對不同雷達(dá) 的通信格式設(shè)計不同的通信程序；針對不同格式的混合視頻信號設(shè)計不同方式的視頻解 碼程序；設(shè)計千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信程序?qū)崿F(xiàn)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換。下面為部分VHDL程序m_emac:MyEMAC—千兆網(wǎng)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(quán)利要求
1.一種測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于包括信號轉(zhuǎn)換模塊、 AD采集模塊、FPGA模塊、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉(zhuǎn)換模 塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，電 源模塊連接外部電源分別給信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊和接口轉(zhuǎn)換模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于還 包括晶振，晶振分別與AD采集模塊和FPGA模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于所 述AD采集模塊采用雙極性AD采集芯片AD9246。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，其特征在于所 述FPGA模塊連接千兆以太網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測波雷達(dá)通用化視頻信號采集處理電路，該電路的結(jié)構(gòu)包括信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊、FPGA模塊、晶振、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，視頻信號依次通過信號轉(zhuǎn)換模塊、AD采集模塊后接入FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊通過接口轉(zhuǎn)換模塊與接口設(shè)備連接，晶振分別連接AD采集模塊與FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊接入千兆網(wǎng)絡(luò)，電源模塊連接外部電源分別給上述模塊供電。本發(fā)明能對不同導(dǎo)航雷達(dá)設(shè)備所提供的多種視頻信號進(jìn)行接口匹配和數(shù)據(jù)采集，有效提高了設(shè)備的實用性，降低了測波雷達(dá)的開發(fā)和維護(hù)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(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)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