CN103412311A - 脉冲数字化雷达 - Google Patents

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李周平
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Abstract

本发明涉及一种脉冲数字化雷达，磁控管发射机的输入端与信号采集处理器的输出端连接，磁控管发射机的输出端通过收发开关与天线连接；收发开关通过限幅器与高频放大器连接，所述高频放大器与对数检波接收机连接；所述对数检波接收机通过鉴频器与AFC电路的输入端连接，所述AFC电路的输出端与高频放大器连接；对数检波接收机的输出端连接信号采集处理器的输入端，该信号采集处理器计算得出信号基本信息；所述伺服模块的输出端与信号采集处理器连接，本发明优点是，雷达接收信号通过距离积累，强度订正，最后送入上位机显示，计算得出相对的气象产品数据。它与同类型的是气象雷达相比，结构紧凑，测量精确，使用方便，维护性强。

Description

脉冲数字化雷达
技术领域
本发明涉及一种雷达系统，特别是指一种脉冲数字化雷达。 
背景技术
目前，对于常规的数字化雷达可以满足大区域的探测和常规观测应用的需要，但是针对于局地小规模的天气过程，只能进行粗略的观测，如果在山区进行云雨探测，大雷达的扫描区域比较广，不可避免有盲区产生，如果要在大雷达的盲区进行天气过程观测，要架设这样一部数字化雷达，无疑是成本昂贵，而且雷达使用效率低。 
发明内容
针对上述不足，本发明的目的是提供一种小型化、低成本、高精度的小范围内探测使用的脉冲数字化雷达。 
本发明的技术方案是这样实现的：一种脉冲数字化雷达，包括磁控管发射机，信号采集处理器，收发开关，天线，限幅器，高频放大器，对数检波接收机，AFC电路，鉴频器，伺服模块；所述磁控管发射机的输入端与信号采集处理器的输出端连接，所述磁控管发射机的输出端通过收发开关与天线连接；所述收发开关通过限幅器与高频放大器连接，所述高频放大器与对数检波接收机连接；所述对数检波接收机通过鉴频器与AFC电路的输入端连接，所述AFC电路的输出端与高频放大器连接；对数检波接收机的输出端连接信号采集处理器的输入端，该信号采集处理器计算得出信号基本信息；所述伺服模块的输出端与信号采集处理器连接，该伺服模块将天线角码信息及工作状态输入到信号采集处理器中。 
进一步的，所述伺服模块包括步进电机、编码器和传动轴，所述步进电机和编码器位于传动轴两侧。 
进一步的，所述信号采集处理器上设有A/D转换模块和D/A转换模块。 
进一步的，所述磁控管发射机结构包括磁控管和与其连接的调制模块。 
进一步的，所述信号采集处理器上连接有PC机。 
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用上述结构后，信号采集处理器控制触发磁控管发射机向空间发射脉冲信号并在接收信号时利用触发信号来进行信号采集的控制，以便在数据处理过程中能更为精确地计算出雷达接收信号的强度信息，同时通过触发信号能将AFC电路信号的偏移加载到高频放大器上，使得天气雷达的接收信号保持同频通道范围，信号更强。雷达接收信号通过距离积累，强度订正，最后送入上位机显示，计算得出相对的气象产品数据。它与同类型的是气象雷达相比，结构紧凑，测量精确，使用方便，维护性强。 
另外，本发明产品体积小巧，操作灵活，可单点布置、也可布置在车上移动，配合不同的气象软件系统，进行组网和事后过程分析。 
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 
图1为本发明的结构示意图； 
图2为本发明的软件原理图。 
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 
如图1和图2所示的一种脉冲数字化雷达，所述磁控管发射机1的输入端与信号采集处理器10的输出端连接；磁控管发射机1的输出端通过收发开关2与天线3连接；此为雷达信号的接收部分。所述收发开关2通过限幅器4与高 频放大器6连接，所述高频放大器6与对数检波接收机7连接，高频放大器6对信号进行放大，同时对数检波接收机7通过鉴频器9与AFC电路5的输入端连接，所述AFC电路5的输出端与高频放大器6连接，AFC电路5用于对接收信号频率的跟踪和锁定，鉴频器9对信号进行调解；以保证高频放大器6的本振信号与接收信号同频；对数检波接收机7的输出端连接信号采集处理器10的信号输入端，信号采集处理器10通过计算得出信号基本信息。 
天线箱体上设有控制天线3转动的伺服模块8，所述伺服模块8包括步进电机、编码器和传动轴，所述步进电机和编码器位于传动轴两侧，拆装相互独立，更换单元易于操作；伺服模块8的输出端与信号采集处理器10相连，将天线箱体上的天线3角码信息及工作状态输入到信号处理器内。 
雷达的天线3伺服部分的控制连接：由信号采集处理器10提供控制电机的控制信号，进行雷达的方位俯仰转动控制，（方位0～360°、俯仰0～90°），同时方位和俯仰信息码又通过伺服模块8连接到信号采集处理器10，由于监控雷达的伺服姿态。 
信号采集处理器10向磁控管发射机1输入发射触发信号，磁控管发射机1通过天线3向外部空间输出发射脉冲信号；信号采集处理器10提取接收脉冲信号的幅度；信号采集处理器10根据发射触发的时间，调整接收信号的接收时间，并通过采样频率来计算采集信号的个数，进行雷达的距离计算和强度计算，输出成相应的气象强度基本产品。 
对于硬件部分：信号采集处理器10控制触发磁控管发射机1工作，发射机磁控管输出X波段频率信号，经过收发开关2输入端，进入到天线3然后辐射到外部空间，微波信号遇到空间物体反射，反射信号被天线3接收，又经天线3进入收发开关2的接收端，将信号经限幅器4衰减后送入高频放大器6，这里的信号被下变频混频中频，再经过检波对数接收机滤波、检波，这样模拟的回波信号被提取出来，通过信号采集处理器10中的A/D转换模块进行数字化处理。这里的中频信号被分成两路信号，一路为回波信号，另一路为鉴频信号，因为需要进行AFC电路5控制，鉴频信号通过时域的划分，将微波主播信号和回波信号提取，进行频率比较，将比较结果送入AFC电路5控制模块，这样就将磁控管发射机1的频率和对数检波接收机7的接收频率紧紧的抓住，保证了回波信号的正确性。 
对于数字信号处理部分的功能，通过信号采集处理器10进行了距离处理，以1.25MHz的信号采样频率可知，雷达的信号距离库长为12.5m，对于雷达满距离（120Km）处理时的库数可知为4800，而雷达软件的显示半径像素为300，我们只需要将采集的4800数据积累成300个数据就可以了，并经过雷达的强度距离对数计算： 
d=loga (x)
其中d为雷达回波数据的强度订正以后结果；a为运算时的底数；x为实时采样数值。 
被订正以后的数据再被封装成310字节的数据包，数值通过信号采集处理器10以网络的UDP协议送给PC机11，PC机11软件再将处理以后的雷达数据依矩阵的形式显示在显示器上，并通过对基数据的一系列计算，得出相应的气象产品（云体回波的高度、移向移速、强度等高面、降水量、数据显示回放等），并以IPX协议的模式送入局域网的其他计算机。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种脉冲数字化雷达，其特征在于：包括磁控管发射机（1），信号采集处理器（10），收发开关（2），天线（3），限幅器（4），高频放大器（6），对数检波接收机（7），AFC电路（5），鉴频器（9），伺服模块（8）；
所述磁控管发射机（1）的输入端与信号采集处理器（10）的输出端连接，所述磁控管发射机（1）的输出端通过收发开关（2）与天线（3）连接；
所述收发开关（2）通过限幅器（4）与高频放大器（6）连接，所述高频放大器（6）与对数检波接收机（7）连接；
所述对数检波接收机（7）通过鉴频器（9）与AFC电路（5）的输入端连接，所述AFC电路（5）的输出端与高频放大器（6）连接；
所述对数检波接收机（7）的输出端连接信号采集处理器（10）的输入端，该信号采集处理器（10）计算得出信号基本信息；
所述伺服模块（8）的输出端与信号采集处理器（10）连接，该伺服模块（8）将天线（3）角码信息及工作状态输入到信号采集处理器（10）中。
2.根据权利要求1所述的脉冲数字化雷达，其特征在于：所述伺服模块（8）包括步进电机、编码器和传动轴，所述步进电机和编码器位于传动轴两侧。
3.根据权利要求1所述的脉冲数字化雷达，其特征在于：所述信号采集处理器（10）上设有A/D转换模块和D/A转换模块。
4.根据权利要求1所述的脉冲数字化雷达，其特征在于：所述磁控管发射机（1）结构包括磁控管和与其连接的调制模块。
5.根据权利要求1所述的脉冲数字化雷达，其特征在于：所述信号采集处理器（10）上连接有PC机（11）。
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