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专利名称：一种高频地波雷达多通道接收机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种雷达接收机，尤其涉及一种高频地波雷达大阵列多单元接收机， 属于雷达接收机领域。
背景技术：
现有的高频地波雷达接收机多为8通道，其只能满足于便携式地波雷达和小阵列地波雷达工作，通道数量的局限性大大限制了高频地波雷达大阵列多单元化的发展。从探测效果上看，便携式地波雷达只能探测流场信息，而小阵列地波雷达(如8阵列)探测的流场、浪场和风场的效果也是差强人意。目标探测是将来高频地波雷达研究的方向，而小阵列地波雷达单元少、雷达数据量少的短板也暴露无疑。多通道的数字化雷达接收机为大阵列地波雷达系统提供了可能，而使用并行集成度不高的ADC (模数转换芯片)在电路设计上相当复杂，其稳定性和可靠度也不够理想。
采用集成度不高的ADC所设计的多通道接收机，在ADC前端需要前置低噪声放大器、可控增益放大器以及抗混叠滤波器，该模拟电路设计较复杂，并且会影响通道的隔离度，信号数字量化后采取并行输出，24通道16位的AD至少需要384个IO 口以及384根PCB 走线，PCB设计的复杂度可想而知。发明内容
本发明的目的在于提出一种电路设计简单的高频地波雷达多通道接收机，以提高稳定性和可靠度。
该接收机包括η组接收通道以及FPGA芯片，η为自然数，每组接收通道均包括天线、高速电子开关、带通滤波器以及串行LVDS接口模数转换芯片，所述天线的接收信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片， 以进行数字信号处理。
所述串行LVDS接口模数转换芯片集成了依次连接的前置低噪声放大器、可变增益放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器，所述模数转换器的输出端为差分LVDS接口。
所述FPGA芯片采用集成了 LVDS接口的XilinxV6系列FPGA芯片。
技术效果
1、采用高集成度串行LVDS接口模数转换芯片，简化了前端复杂的模拟电路，需要的IO 口资源大量减少，大大降低了电路设计的复杂性，提高了接收机的稳定性和可靠度。
2、由于电路设计简单，接收机的灵敏度、动态范围、信噪比以及通道隔离度都具有明显提升。



图1为本发明的结构框图。
图2为串并转换实现示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
本发明高频地波雷达多通道接收机的结构如图1所示，包括η组接收通道以及 FPGA芯片，η为自然数，图中显示了 3组接收通道，每组接收通道均包括天线、高速电子开关、带通滤波器以及串行LVDS接口模数转换芯片，所述天线的接收信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。
高频地波雷达为调频中断连续波体制的雷达，高速电子开关在雷达发射机发射期间将接收通道关闭，在未发射期间打开接收通道接收回波信号。模拟带通滤波器的通带为 2MHz，其用于抑制带外信号给接收系统带来的干扰。串行LVDS接口模数转换芯片采用高集成度模数转换芯片，其集成了依次连接的8通道前置低噪声放大器(LNA)、可变增益放大器 (VGA)、抗混叠滤波器(AAF)以及模数转换器，模数转换器的输出端为差分LVDS接口，LNA和 VGA用于调整信号通道的增益变化，以提高系统灵敏度并调整系统的线性动态范围。该串行LVDS接口模数转换芯片的模拟输入部分采用差分信号输入，以降低干扰，数字输出部分为差分LVDS串行输出，速率可达600M/S。由于每组接收通道包括8个通道，所以每组接收通道采用8根天线接收回波信号。FPGA芯片采用集成了 LVDS接口的XilinxV6系列超大规模FPGA芯片，该芯片带有大量的DSP资源，FPGA芯片将LVDS差分信号转换成单端后，进行串并转换，并对信号进行混频、抽取滤波，再传至上位机。
串行LVDS接口模数转换芯片的采样时钟为50MHz，该芯片输出三路信号，分别为串行数据信号、数据同步信号以及帧同步信号。串行数据信号和数据同步信号的速率可达 600M/S，PCB设计时必须考虑阻抗匹配，芯片输出的三路信号也要尽量保持等长。该芯片尽量靠近前端的高速电子开关和带通滤波器，以减少模拟电路的长度，降低通道间的相互干扰。本发明中的串并转换如图2所示，三路差分信号分别通过FPGA中的IBUFDS转换成单端信号，再进入IODELAY，I0DELAY能高精度地调整信号的相位，将三路信号调节成同步，最后通过ISERDESE将串行数据转换成并行数据。
采用两种不同的ADC所设计的24通道雷达接收分机特性参数如表I所示。不难看出，采用并行接口 ADC所设计的接收分机电路复杂，PCB板层数达到16层，需要的FPGA的 IO资源也相当多。而采用串行LVDS接口 ADC的接收分机，由于ADC集成度高，电路设计简单得多，所以接收的灵敏度、动态范围、通道隔离度等指标都明显好于前者。
表1:24通道地波雷达接收机特性参数
权利要求
1.一种高频地波雷达多通道接收机，其特征在于包括η组接收通道以及FPGA芯片， η为自然数，每组接收通道均包括天线、高速电子开关、带通滤波器以及串行LVDS接口模数转换芯片，所述天线的接收信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。
2.根据权利要求1所述的高频地波雷达多通道接收机，其特征在于所述串行LVDS接口模数转换芯片集成了依次连接的前置低噪声放大器、可变增益放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器，所述模数转换器的输出端为差分LVDS接口。
3.根据权利要求1所述的高频地波雷达多通道接收机，其特征在于所述FPGA芯片采用集成了 LVDS接口的XilinxV6系列FPGA芯片。
全文摘要
本发明公开了一种高频地波雷达多通道接收机，属于雷达接收机领域。该接收机包括n组接收通道以及FPGA芯片，每组接收通道均是由天线接收信号，该信号依次通过相应的高速电子开关、带通滤波器和串行LVDS接口模数转换芯片后进入FPGA芯片，以进行数字信号处理。本发明采用的模数转换芯片集成了前置低噪声放大器、可变增益放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器，并且输出为差分LVDS串行输出，大大降低了电路设计的复杂性，提高了接收机的可靠度和稳定性。
文档编号G01S7/285GK103048647SQ201210585949
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者陆小虎, 施春荣, 周涛, 邵世卿, 谢向前 申请人:中船重工鹏力(南京)大气海洋信息系统有限公司