一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，所述裝置包括了天線、環(huán)形器、Ka波段TR組件、一體化信號模塊，其依次鏈接順序?yàn)樘炀€、環(huán)形器、Ka波段TR組件和一體化信號模塊。該裝置為工作于Ka波段的線性調(diào)頻體制雷達(dá)，從回波中可提取波浪至發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、浪周期等信息。本發(fā)明所述的測量裝置適用于各種惡劣環(huán)境，無需值守、探測精度高、穩(wěn)定可靠，其結(jié)構(gòu)輕巧，可作岸基測量和船載測量，適用范圍廣。
【專利說明】一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，應(yīng)用于岸基或者船載的海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)測量，涉及雷達(dá)測量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于波浪測量的裝置多種多樣，其可分為兩類:接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量對測量環(huán)境的要求很高，測量范圍往往也很局限，特種情況下需要人員干預(yù)，提升了作業(yè)難度。非接觸式測量在波浪測量中已成為主流，雷達(dá)遙感在此類裝置中占有多數(shù)。比較此類裝置，有適用于大范圍、超視距的高頻地波雷達(dá)，也有X波段海洋測量雷達(dá)?，F(xiàn)有技術(shù)中，在雷達(dá)的測量精度和可靠性都還有進(jìn)一步提高的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種Ka波段雷達(dá)波浪
測量裝置。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，包括天線、環(huán)形器、Ka波段TR組件、一體化信號模塊；所述Ka波段TR組件包括信號源、上混頻濾波電路、下混頻濾波電路、濾波放大電路；其中，信號源的第一輸出端與一體化信號模塊的第一輸入端相連接，信號源的第二輸出端與上混頻濾波電路的第一輸入端相連接，一體化信號模塊的輸出端與上混頻濾波電路的第二輸入端相連，上混頻濾波電路的輸出端與環(huán)形器相連接，環(huán)形器還分別與天線、下混頻濾波電路的輸入端相連接，下混頻濾波電路的輸出端與濾波放大電路的輸入端相連，濾波放大電路的輸出端與一體化信號模塊的第二輸入端相連接；信號源產(chǎn)生本振信號以及供一體化信號模塊使用的相參信號，一體化信號模塊根據(jù)相參信號產(chǎn)生調(diào)制信號，所述本振信號和相參信號結(jié)合，經(jīng)由上混頻濾波電路產(chǎn)生Ka波段發(fā)射信號至環(huán)形器，環(huán)形器將發(fā)射信號與接收信號進(jìn)行隔離，所述Ka波段發(fā)射信號最終經(jīng)過天線發(fā)射；天線接收的雷達(dá)回波信號與發(fā)射泄露信號結(jié)合，經(jīng)由下混頻濾波電路產(chǎn)生基帶信號，所述基帶信號經(jīng)過濾波放大電路傳送至一體化信號模塊。
[0005]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述一體化信號模塊包括FPGA芯片、時(shí)鐘分配芯片、DDS信號合成芯片、ADC芯片、數(shù)據(jù)存儲單元以及通信單元；所述FPGA芯片分別和時(shí)鐘分配芯片、DDS信號合成芯片、ADC芯片、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元相連接，時(shí)鐘分配芯片還分別和DDS信號合成芯片、ADC芯片相連接；所述時(shí)鐘分配芯片和ADC芯片分別對應(yīng)一體化信號模塊的第一輸入端和第二輸入端，DDS信號合成芯片對應(yīng)一體化信號模塊的輸出端。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)存儲單元為SD卡或者USB閃存驅(qū)動(dòng)器。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述通信單元為GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊或者RS232 接口。
[0008]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:使用Ka波段工作，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，使得裝置可應(yīng)用于惡劣環(huán)境下。天線采用了小型化設(shè)計(jì)，波束角極小，大大提高了數(shù)據(jù)的可靠性。在TR組件中采用了零中頻技術(shù)，減小了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明的雷達(dá)波形設(shè)計(jì)采用了線性調(diào)頻體制，從回波中可提取波浪至發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率(徑向速度)、浪周期等海洋動(dòng)力環(huán)境信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明所述Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置的模塊連接示意圖。
[0010]圖2是一體化信號模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
本發(fā)明所公開的Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置包括了一體化信號模塊、Ka波段TR組件、環(huán)形器以及天線。一體化信號模塊基于超大規(guī)模FPGA芯片設(shè)計(jì)，其功能主要有調(diào)制信號合成、信號量化及數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)存儲及通信；Ka波段TR組件其功能主要有產(chǎn)生本振信號信號、產(chǎn)生一體化信號模塊使用的參考時(shí)鐘信號、上混頻放大濾波、下混頻放大濾波等；環(huán)形器用于發(fā)射與接收信號的隔離；天線用于Ka波段信號的發(fā)射與接收。上述器件依次鏈接順序?yàn)橐惑w化信號模塊、Ka波段TR組件、環(huán)形器和天線。
[0012]如圖1所示，Ka波段TR組件主要包括了信號源、上混頻濾波電路、下混頻濾波電路、濾波放大電路。其中信號源產(chǎn)生相參的本振信號和一體化信號模塊使用的相參信號。本振信號與信號模塊產(chǎn)生的調(diào)制信號經(jīng)過上混頻濾波放大電路產(chǎn)生Ka波段信號至環(huán)形器，最后通過天線發(fā)射出去。雷達(dá)回波信號經(jīng)過天線接收，與發(fā)射泄露信號至混放濾波電路產(chǎn)生基帶信號，在通過放大電路至信號模塊。設(shè)計(jì)中下行部分采用了零中頻技術(shù)，減小電路的復(fù)雜性，提高了可靠性。
[0013]如圖2, —體化信號模塊主要包括了 FPGA芯片、時(shí)鐘分配芯片、DDS信號合成芯片、ADC芯片、數(shù)據(jù)存數(shù)單元以及通信單元。相參時(shí)鐘由Ka波段TR組件產(chǎn)生，該時(shí)鐘與TR組件中所有信號相參，時(shí)鐘通過時(shí)鐘分配芯片分別供FPGA芯片、DDS信號合成芯片以及ADC芯片作為工作時(shí)鐘，保證了系統(tǒng)的相參性。DDS信號合成芯片由FPGA芯片通過SPI進(jìn)行配置，產(chǎn)生調(diào)頻信號至TR組件。ADC芯片中模擬前端包括了濾波器、前置低噪聲放大器、可控增益放大器、抗混疊濾波器以及16位ADC，量化數(shù)據(jù)送至FPGA。FPGA可根據(jù)資源評估及功能需求，選取適合的芯片。該芯片采用時(shí)鐘分配芯片輸出的信號作為全局時(shí)鐘，可實(shí)時(shí)配置DDS輸出波形。對于基帶信號的處理包括了 2級抽取濾波、FFT以及嵌入了各海洋環(huán)境參數(shù)算法，可自行計(jì)算出所需要的參數(shù)。結(jié)果數(shù)據(jù)可通過存儲單元存儲，也可通過通信單元發(fā)送至上位機(jī)。存儲單元設(shè)計(jì)兼容了 SD卡、U盤等存儲設(shè)備，通信單元設(shè)計(jì)兼容了 GPRS、千兆以太網(wǎng)、RS232等。
[0014]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，其特征在于:包括天線、環(huán)形器、Ka波段TR組件、一體化信號模塊；所述Ka波段TR組件包括信號源、上混頻濾波電路、下混頻濾波電路、濾波放大電路； 其中，信號源的第一輸出端與一體化信號模塊的第一輸入端相連接，信號源的第二輸出端與上混頻濾波電路的第一輸入端相連接，一體化信號模塊的輸出端與上混頻濾波電路的第二輸入端相連，上混頻濾波電路的輸出端與環(huán)形器相連接，環(huán)形器還分別與天線、下混頻濾波電路的輸入端相連接，下混頻濾波電路的輸出端與濾波放大電路的輸入端相連，濾波放大電路的輸出端與一體化信號模塊的第二輸入端相連接； 信號源產(chǎn)生本振信號以及供一體化信號模塊使用的相參信號，一體化信號模塊根據(jù)相參信號產(chǎn)生調(diào)制信號，所述本振信號和相參信號結(jié)合，經(jīng)由上混頻濾波電路產(chǎn)生Ka波段發(fā)射信號至環(huán)形器，環(huán)形器將發(fā)射信號與接收信號進(jìn)行隔離，所述Ka波段發(fā)射信號最終經(jīng)過天線發(fā)射；天線接收的雷達(dá)回波信號與發(fā)射泄露信號結(jié)合，經(jīng)由下混頻濾波電路產(chǎn)生基帶信號，所述基帶信號經(jīng)過濾波放大電路傳送至一體化信號模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，其特征在于:所述一體化信號模塊包括FPGA芯片、時(shí)鐘分配芯片、DDS信號合成芯片、ADC芯片、數(shù)據(jù)存儲單元以及通信單元; 所述FPGA芯片分別和時(shí)鐘分配芯片、DDS信號合成芯片、ADC芯片、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元相連接，時(shí)鐘分配芯片還分別和DDS信號合成芯片、ADC芯片相連接； 所述時(shí)鐘分配芯片和ADC芯片分別對應(yīng)一體化信號模塊的第一輸入端和第二輸入端，DDS信號合成芯片對應(yīng)一體化信號模塊的輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲單元為SD卡或者USB閃存驅(qū)動(dòng)器。
4.如權(quán)利要求2所述的一種Ka波段雷達(dá)波浪測量裝置，其特征在于:所述通信單元為GPRS模塊、以太網(wǎng)模塊或者RS232接口。
【文檔編號】G01S13/88GK103823218SQ201410016036
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】陸小虎, 施春榮, 謝軍, 謝向前, 周濤 申請人:中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統(tǒng)有限公司, 南京鵬力科技有限公司, 南京鵬力系統(tǒng)工程研究所