CN111580092A - 一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法，用于根据雷达探测频率设置收发延迟，产生时序控制信号，在时序信号使能下控制电离层测高仪产生所用的发射信号，与处理电离层反射的回波信号；该系统通过FPGA实现，系统包括：雷达时序产生模块、编码序列读取模块、信号产生模块、模数转换模块、数字下变频模块、数据打包模块、数据缓存模块；本发明依据发射频率设置收发延迟，当电离层测高仪接收到回波信号后接收通道关闭；与以最大探测高度对应的收发延迟作为接收时间的方式相比，有效降低测高仪的接收时间，缩短系统的探测周期。
Description
技术领域
本发明涉及电离层探测领域，特别涉及一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法。
背景技术
电离层测高仪是目前较为成熟、广泛应用的地面电离层探测设备，其垂直向上发射频率为1-30MHz的高频电磁波，当发射频率与电离层等离子体频率相等时电磁波发生反射，通过获取反射信号到达接收机的时间绘制电离层频高图，反演电离层特征参数。在电离层测高仪的收发时序中，测高仪采用最大探测高度所对应的收发延迟作为接收时间，当发射信号完成后立即打开接收通道，接收回波信号。此种方式可使所有探测高度范围内的回波信号均可被测高仪接收，但会导致系统长时间接收噪声信号，而不是有效的回波信号，难以实现电离层的快速探测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统及方法。
为了实现上述目的，本发明提出了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，用于根据雷达探测频率设置收发延迟，产生时序控制信号，在时序信号使能下控制电离层测高仪产生所用的发射信号，与处理电离层反射的回波信号；其特征在于，所述系统通过FPGA实现，所述系统包括：雷达时序产生模块、编码序列读取模块、信号产生模块、模数转换模块、数字下变频模块、数据打包模块和数据缓存模块；其中，
所述雷达时序产生模块，用于根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长，依据延迟时长交替产生控制电离层测高仪收发信号的发射控制信号和接收控制信号；
所述编码序列读取模块，用于在发射控制信号的控制下，从Block RAM中读取二进制码元，并将该二进制码元发送至信号产生模块作为发射信号的相位调制编码序列；
所述信号产生模块，用于在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元相位调制产生发射信号和载波信号；
所述模数转换模块，用于在接收控制信号的控制下，将经电离层测高仪接收的回波信号由模拟信号转换为中频数字信号，并发送至所述数字下变频模块；
所述数字下变频模块，用于在接收控制信号的控制下，完成中频数字信号的变频与抽取处理，并将处理后的回波数据发送至所述数据打包模块；
所述数据打包模块，用于对收到的回波数据进行打包处理，并将打包数据发送至所述数据缓存模块；
所述数据缓存模块，用于对接收到的打包数据进行缓存，并将缓存后数据发送至上位机。
作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：上位机数据处理模块，用于从缓存数据中获取回波信号的准确时间延迟，完成电离层频高图的绘制。
作为上述系统的一种改进，所述雷达时序产生模块包括Rxdelay设置单元、控制信号产生单元和雷达探测频率步进单元：
所述Rxdelay设置单元，用于根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长Rxdelay；Rxdelay取值范围由探测高度决定；
所述控制信号产生单元，用于当收到上位机的脉冲信号使能时，按照所设置的延迟时长Rxdelay，交替发出一个发射控制信号和一个接收控制信号，从而完成一次电离层观测；直到达到预设电离层观测次数；
所述雷达探测频率步进单元，用于步进增加雷达探测频率，当步进增加后的雷达探测频率未达到预设的频率范围时，将该雷达探测频率输入所述Rxdelay设置单元。
作为上述系统的一种改进，所述控制信号产生单元的具体实现过程为：
当收到上位机的脉冲信号使能时，发出发射控制信号并开始计时，当计时达到400us，停止发射控制信号；
当计时达到Rxdelay，发出接收控制信号；
当计时达到Rxdelay+480μs，停止接收控制信号，从而完成一次电离层测试；
20μs后重复上述步骤，直到达到预设电离层观测次数。
作为上述系统的一种改进，所述信号产生模块包括：发射信号产生单元和载波信号产生单元；其中，
所述发射信号产生单元，用于在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元进行相位调制，产生1-30MHz的发射信号；
所述载波信号产生单元，用于在发射控制信号的控制下，产生71-100MHz的载波信号，该载波信号作为模拟接收电路的高频本振信号与1-30MHz的回波信号进行混频，得到中心频率固定为70MHz，带宽为80kHz的中频信号。
作为上述系统的一种改进，所述模数转换模块在接收控制信号的控制下，由采样率为40MHz的双通道模数转换器对接收到的回波信号进行转换，由模拟信号转换为中频数字信号。
作为上述系统的一种改进，所述数字下变频模块采用有限脉冲响应滤波器作为数字下变频中的抗混叠滤波器，在接收控制信号的控制下，中频数字信号经变频滤波处理后，进行抽取因子为20的抽取处理，处理后的回波数据发送至数据打包模块。
作为上述系统的一种改进，所述数据打包模块，通过状态机将一次测量接收的回波数据打包为一组数据流发送至数据缓存模块。
作为上述系统的一种改进，所述数据缓存模块，通过DMA方式将打包数据缓存到DDR3内，并将DDR3中的缓存数据通过TCP协议传输到上位机中。
本发明还提出了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控方法，所述方法包括：
所述雷达时序产生模块根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长，依据延迟时长交替产生控制电离层测高仪收发信号的发射控制信号和接收控制信号；
所述编码序列读取模块从Block RAM中读取二进制码元，并将该二进制码元发送至信号产生模块作为发射信号的相位调制编码序列；
所述信号产生模块在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元进行相位调制产生发射信号和载波信号；
所述模数转换模块在接收控制信号的控制下，将经电离层测高仪接收的回波信号由模拟信号转换为中频数字信号，并发送至所述数字下变频模块；
所述数字下变频模块在接收控制信号的控制下，完成中频数字信号的变频与抽取处理，并将处理后的回波数据发送至所述数据打包模块；
所述数据打包模块对收到的回波数据进行打包处理，并将打包数据发送至所述数据缓存模块；
所述数据缓存模块对接收到的打包数据进行缓存，并将缓存后数据发送至上位机。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明依据发射频率设置收发延迟，当电离层测高仪接收到回波信号后接收通道关闭；与最大探测高度作为接收时间的方式相比，有效降低测高仪的接收时间，缩短系统的探测周期；
2、本发明数据存储量少：测高仪根据收发延迟延时一段时间后再打开，可准确获取有效回波信号数据，极大减少了噪声信号的获取，降低数据的存储量。
附图说明
图1是本发明雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统中延时可变收发时序的实现；
图2是本发明雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统的组成框图；
图3是本发明实施例1的40位码元时序信号与编码已调信号波形图；
图4是本发明实施例1的信号产生模块信号产生过程框图；
图5是本发明实施例1的数字下变频模块组成图；
图6是本发明实施例1的数字下变频模块中的抗混叠滤波器的频率响应函数波形图；
图7是本发明实施例1的数字下变频模块仿真结果波形图；
图8是本发明实施例1的仿真验证产生10MHz的脉冲发射信号与其局部图；
图9是本发明实施例1的仿真验证1.04MHz余弦信号的系统输出结果。
具体实施方式
为缩短电离层测高仪的探测周期，实现电离层的快速探测，本发明提供了一种延时可变接收方式应用于测高仪的数控系统，该数控系统根据探测频率设置收发延迟，在时序信号的控制下完成脉冲信号的产生与回波信号的数据处理，能够有效降低测高仪的接收时间，提高测高仪的探测速度。
延时可变收发时序的原理与设计：
在电离层探测过程中，当发射频率与电离层等离子体频率相等时电磁波发生反射，如式(1)所示：
在式(1)中，f为电离层测高仪的发射频率，fo为反射高度处的寻常波(O波)频率，fp为反射高度处的电离层等离子体频率，e是电子电量，N为电子数密度，ε0为自由空间的介电常数，m为电子质量。
此时电离层的虚高可表示为：
其中，h’(f)为反射高度处电离层的虚高，hr为反射高度处电离层的实际高度。
根据虚高计算信号对应的收发延迟为：
其中，c为真空中电磁波在的传播速度，即光速。
根据上述分析可知，电离层不同电子数密度对应不同的发射频率，由于电子数密度受高度影响，即N与h’相互对应，根据公式(3)计算不同高度相对应的收发延迟，基于此获取不同探测频率下所对应的收发延迟时间。表1给出了电离层白天不同分层的电子数密度粗略估计不同层所对应的收发延迟(Rxdelay)结果，在每层中，探测频率与收发延迟采取等间隔均匀分配的方式，在实际的电离层探测过程中可根据获取的数据相对应调整发射频率与收发延迟间隔。
表1电离层白天不同分层的探测频率与探测延迟
| 分层 | 探测高度 | 探测频率 | 探测延迟(Rxdelay) |
| D层 | 60-90km | 1-2MHz | 400-600μs |
| E层 | 90-140km | 2-4MHz | 600-1000μs |
| F层 | 140km以上 | 4-30MHz | 1000-4000μs |
图1为数控系统中延时可变收发时序的实现，分为配置参数的下载、发射时序控制与接收时序控制三部分：脉冲信号(Start)使能，雷达开始工作，上位机存储的码元下载至Block RAM中，读取测高仪工程程序中测高仪探测频率、Rxdelay、极化方式、系统增益等雷达相关参数；Start信号复位，雷达时序产生模块产生发射通道开关控制信号(Txgate)、发射控制信号(Tx)、接收通道开关控制信号(Rxgate)和接收控制信号(Rx)，考虑到电路的延迟，设置开关控制信号与收发时序控制信号相距5μs，随着收发时序信号的产生完成一次电离层的探测。转换天线极化方式，重复探测获取一次回波信号的极化信息。在同一频率下，天线交替发射正交极化波重复探测50次，随后步进探测频率，直至1-30MHz所有频率的收发时序结束实现频高图的获取。
脉冲形式的电离层测高仪在信号发射时接收通道是关闭的，发射脉冲持续时间应小于最低探测高度所对应的传输时间，当最低探测距离为70km设置相对应的脉冲持续时间应小于467μs，为了给系统的设置留有延时，选取发射脉冲持续时间为400μs。电离层测高仪接收脉冲时间主要由测高仪的发射脉冲持续时间与探测高度范围决定，发射脉冲持续时间决定着回波信号的有效范围，探测高度决定着发射信号被电离层反射到达接收机的时间，理想情况下，70-600km的高度范围对应的Rxdelay为467μs-4000μs，考虑系统固有延迟，本文设置Rxdelay为410μs-4000μs。在本发明中，设置接收持续时间为480μs，在发射信号开始后延时Rxdelay再打开接收通道，完成回波信号的接收，此方式可有效缩短测高仪接收时间范围。
电离层测高仪一次探测所用的时间为：
Δt＝(Rxdelay+480+20)μs (4)
电离层测高仪的频率范围为1-30MHz，步进频率为100kHz，在同一频率下重复100次，所以总的探测时间为:
根据探测高度范围设置Rxdelay取值为410μs-4000μs，所以电离层测高仪的探测周期最大值为2.175min(Rxdelay取4000μs)，实际探测过程中将远小于2min。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1
如图2所示，本发明的实施例1提供了一种收发延迟可变的电离层测高仪数控系统。测高仪数控系统在AX7020与自制电路板中完成发射信号的产生与回波信号的处理，包括以下模块：雷达时序产生模块、编码序列读取模块、信号产生模块、模数转换模块、数字下变频模块、数据打包模块、数据缓存模块与上位机数据处理模块。
雷达时序产生模块依据延时可变收发时序的原理采用VHDL语言编程的方法完成测高仪收发时序信号的产生，控制测高仪时序的进行，分发射控制信号与接收控制信号。
编码序列读取采用VHDL程序完成二进制相位码元的读取，该码元作为发射信号的相位调制码元，采用脉冲压缩技术在不改变脉冲持续时间的前提下提高测高仪的高度分辨率。
信号产生模块由发射信号产生单元与载波信号产生单元构成，由两片AD9957正交数字上变频芯片构成，分别产生频率为1-30MHz的发射信号与71-100MHz的载波信号，其中载波信号作为模拟接收通道的高频本振信号与1-30MHz的回波信号混频得到中心频率固定为70MHz，带宽为80kHz的中频信号。
利用脉冲压缩技术解决作用高度与高度分辨率相互制约的矛盾，采用40位二进制码元相位调制发射信号，每位脉宽的持续时间为10μs，图3为40位码元时序信号与编码已调信号波形。
采用两片AD9957芯片产生1-30MHz的发射信号与71-100MHz的载波信号，分别设置为正交调制模式与单音模式，通过控制32位频率控制字控制输出信号的频率，输出频率与频率控制字的关系表达式为：
在式(6)中，K为频率控制字，fout为芯片的输出频率。
图4为发射信号的产生过程框图：Tx信号使能，BRAM Controller从Block RAM中不断编码序列，读取使能信号en＝2MHz，码元数据(rddata)位宽为32bit，其中高16bit赋值给datai，低16bit赋值给dataq，数据个数为2MHz×400μs＝800，随后利用串行外设接收协议将码元传输到AD9957中，随后对DDS产生的余弦信号进行相位调制获取测高仪所需的发射信号。根据雷达时序的进行达到发射次数后，重新设置频率控制字，产生频率1-30MHz的发射信号。
模数转换模块由双通道采样率为40MHz完成模拟信号到中频数字信号的转换；
数字下变频模块完成中频数字信号的变频与抽取处理，采用有限脉冲响应滤波器作为数字下变频中的抗混叠滤波器，经变频与抽取后的信号采样率为2MHz。
电离层测高仪回波信号经模数转换器转换为中频频率为70MHz，带宽为80kHz的数字中频信号。经高速模数转换器转换后的信号采样速率较高，为降低数字信号处理的运算量，提高电离层测高仪的实时处理能力，需进行数字下变频处理。数字下变频功能模块由混频器模块、滤波器模块与抽取模块组成，如图5所示，为数字下变频模块的原理组成框图。其中，混频器模块由FPGA编程实现，完成中频信号到基带信号的频率转换，其基本原理如式(7)所示：
在式(7)中，I为基带回波信号的同相分量，Q为基带回波信号的正交分量，s(t)为电离层测高仪中频回波信号，fc为中频回波信号的载波频率，fs为模数转换中信号的采样率。
根据n的取值可将混频结果分为以下四种，如式(8)所示:
根据上述分析，利用HDL Designer编写混频程序，其基本原理如下：设置一两位寄存器cnt(1downto 0)，在时钟上升沿时cnt做加1运算，即cnt＝cnt+1，那么cnt的取值只有三种：0,1,2,3，根据cnt的取值分离得到基带I、Q数据。
对原始的序列每隔D-1个数据抽取一个形成新序列以降低信号速率。为避免抽取造成信号频谱的混叠，在抽取前需利用抗混叠滤波器进行滤波。本发明采用有限脉冲响应滤波器作为抗混叠滤波器，抽取后的采样速率为2MHz，此时下变频的抽取因子R＝40MHz/2MHz＝20。根据抗混叠原理可知滤波器的设计参数需满足以下条件：
在式(9)中，fpass为通带频率，Apass为通带带内波动，fstop为阻带频率，Astop为阻带抑制幅度，R为抽取因子。
根据表2设置-有限脉冲响应滤波器的相关参数，采用MATLAB的FDATool工具产生滤波器系数文件，随后导入到Xilinx开发工具ISE中生成IP核。有限脉冲响应滤波器的最小带宽为80kHz，设置滤波器参数fpass＝0.7MHz，Apass＝1dB，fstop＝1.8MHz，Astop＝80dB，如图6所示，为滤波器频率响应函数。
表2FIR滤波器参数的配置
| 参数 | 指标 |
| 过滤类型 | Signal Rate |
| 采样频率 | 40 |
| 时钟频率 | 80 |
| 量化宽度 | Maximize Dynamic Range |
| 系数宽度 | 16 |
在数字下变频设计中，模数转换模块输出位宽为12bit，滤波器的系数为16bit，则滤波后数据输出位宽为28bit，在保证70dB的信噪比的前提下，截取前16bit作为数据的输出结果，节省软件资源，易于后续的数据处理。滤波之后的数据每隔19个选取一个，形成新的数据序列。
电离层测高仪整个数字下变频模块在FPGA器件内部实时处理，输出位宽不受限制，可有效提高IQ数据的动态范围。输入70.04MHz的余弦数字信号，图7给出了数字下变频的混频、滤波与抽取的仿真结果。
数据打包模块完成电离层测高仪回波数据与系统参数的打包，利用FPGA中的状态机将一次探测得到的回波数据与系统状态信息打包为一组数据流以便数据的传输。
数据缓存模块由FIFO、DMA IP核等构成，通过PS端的Slave AXI GP接口传输到AX7020的DDR3中，测高仪每实现一次探测，回波数据采集一次，采集完成后-DMA将会产生一个中断信号，PS端得到中断信号将DDR3中缓存的数据通过乒乓操作由TCP协议传输到上位机中。
上位机数模处理模块利用相关处理获取回波信号的准确时间延迟，完成电离层频高图的绘制。
数控系统的整体设计与验证：
将时序控制单元、编码序列读取模块与数字下变频模块联合为一个可在Vivado开发环境中使用的IP核iono_top，随后添加DMA、FIFO等搭建测高仪数控系统。连接信号源、示波器等完成数控系统的验证。
为了实现电离层测高仪的远程调控，利用microsoft visual studio 2012编写电离层测高仪测量软件，在测量软件中设置接收数据的保存地址、电路板的IP地址、端口以实现上位机与下位机的连接，随后点击“连接”启动数控系统。
数控系统的发射单元需在雷达时序的控制下产生1-30MHz编码脉冲信号与随发射频率变化的载波信号。电离层测量软件启动数控系统。从示波器中可以看出发射信号与载波信号在不断改变。为观察发射信号波形，固定系统测试信号频率为10MHz，Rxdelay为2700μs，此时信号周期为Rxdelay+Rx+20μs＝3200μs，接收载波信号频率为80MHz，如图8所示，为发射脉冲信号与其局部显示图。
如图8所示，发射脉冲信号周期为3200μs，脉冲持续时间为400μs，输出频率为10.09MHz，系统输出结果与预期设置结果一致，验证了数控系统发射单元的正确性。
标准信号源产生1.04MHz的余弦信号与接收单元相连，测高仪测量软件中可观察到波形已采集到上位机中，在线逻辑分析仪显示延时一段时间采集到波形结果，如图9所示，输出结果与系统设置一致，验证了接收单元的正确性。
经过仿真与验证，收发延迟可变的电离层测高仪数控系统的探测周期小于2min，可实现测高仪系统的快速探测。
实施例2
基于上述系统，本发明的实施例2提出了一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控方法，该方法包括：
雷达时序产生模块根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长，依据延迟时长交替产生控制电离层测高仪收发信号的发射控制信号和接收控制信号；
编码序列读取模块从Block RAM中读取二进制码元，并将该二进制码元发送至信号产生模块作为发射信号的相位调制编码序列；
信号产生模块在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元进行相位调制产生发射信号和载波信号；
模数转换模块在接收控制信号的控制下，将经电离层测高仪接收的回波信号由模拟信号转换为中频数字信号，并发送至数字下变频模块；
数字下变频模块在接收控制信号的控制下，完成中频数字信号的变频与抽取处理，并将处理后的回波数据发送至数据打包模块；
数据打包模块对收到的回波数据进行打包处理，并将打包数据发送至数据缓存模块；
数据缓存模块对接收到的打包数据进行缓存，并将缓存后数据发送至上位机。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，用于根据雷达探测频率设置收发延迟，产生时序控制信号，在时序信号使能下控制电离层测高仪产生所用的发射信号，与处理电离层反射的回波信号；其特征在于，所述系统通过FPGA实现，所述系统包括：雷达时序产生模块、编码序列读取模块、信号产生模块、模数转换模块、数字下变频模块、数据打包模块和数据缓存模块；其中，
所述雷达时序产生模块，用于根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长，依据延迟时长交替产生控制电离层测高仪收发信号的发射控制信号和接收控制信号；
所述编码序列读取模块，用于在发射控制信号的控制下，从Block RAM中读取二进制码元，并将该二进制码元发送至信号产生模块作为发射信号的相位调制编码序列；
所述信号产生模块，用于在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元相位调制产生发射信号和载波信号；
所述模数转换模块，用于在接收控制信号的控制下，将经电离层测高仪接收的回波信号由模拟信号转换为中频数字信号，并发送至所述数字下变频模块；
所述数字下变频模块，用于在接收控制信号的控制下，完成中频数字信号的变频与抽取处理，并将处理后的回波数据发送至所述数据打包模块；
所述数据打包模块，用于对收到的回波数据进行打包处理，并将打包数据发送至所述数据缓存模块；
所述数据缓存模块，用于对接收到的打包数据进行缓存，并将缓存后数据发送至上位机。
2.根据权利要求1所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述系统还包括：上位机数据处理模块，用于从缓存数据中获取回波信号的准确时间延迟，完成电离层频高图的绘制。
3.根据权利要求1或2所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述雷达时序产生模块包括Rxdelay设置单元、控制信号产生单元和雷达探测频率步进单元：
所述Rxdelay设置单元，用于根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长Rxdelay；Rxdelay取值范围由探测高度决定；
所述控制信号产生单元，用于当收到上位机的脉冲信号使能时，按照所设置的延迟时长Rxdelay，交替发出一个发射控制信号和一个接收控制信号，从而完成一次电离层观测；直到达到预设电离层观测次数；
所述雷达探测频率步进单元，用于步进增加雷达探测频率，当步进增加后的雷达探测频率未达到预设的频率范围时，将该雷达探测频率输入所述Rxdelay设置单元。
4.根据权利要求3所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述控制信号产生单元的具体实现过程为：
当收到上位机的脉冲信号使能时，发出发射控制信号并开始计时，当计时达到400us，停止发射控制信号；
当计时达到Rxdelay，发出接收控制信号；
当计时达到Rxdelay+480μs，停止接收控制信号，从而完成一次电离层测试；
20μs后重复上述步骤，直到达到预设电离层观测次数。
5.根据权利要求1所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述信号产生模块包括：发射信号产生单元和载波信号产生单元；其中，
所述发射信号产生单元，用于在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元进行相位调制，产生1-30MHz的发射信号；
所述载波信号产生单元，用于在发射控制信号的控制下，产生71-100MHz的载波信号，该载波信号作为模拟接收电路的高频本振信号与1-30MHz的回波信号进行混频，得到中心频率固定为70MHz，带宽为80kHz的中频信号。
6.根据权利要求1所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述模数转换模块在接收控制信号的控制下，由采样率为40MHz的双通道模数转换器对接收到的回波信号进行转换，由模拟信号转换为中频数字信号。
7.根据权利要求1所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述数字下变频模块采用有限脉冲响应滤波器作为数字下变频中的抗混叠滤波器，在接收控制信号的控制下，中频数字信号经变频滤波处理后，进行抽取因子为20的抽取处理，处理后的回波数据发送至数据打包模块。
8.根据权利要求1所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述数据打包模块，通过状态机将一次测量接收的回波数据打包为一组数据流发送至数据缓存模块。
9.根据权利要求1所述的雷达收发时序可变的电离层测高仪数控系统，其特征在于，所述数据缓存模块，通过DMA方式将打包数据缓存到DDR3内，并将DDR3中的缓存数据通过TCP协议传输到上位机中。
10.一种雷达收发时序可变的电离层测高仪数控方法，所述方法包括：
所述雷达时序产生模块根据雷达探测频率，设置产生发射控制信号与接收控制信号间的延迟时长，依据延迟时长交替产生控制电离层测高仪收发信号的发射控制信号和接收控制信号；
所述编码序列读取模块从Block RAM中读取二进制码元，并将该二进制码元发送至信号产生模块作为发射信号的相位调制编码序列；
所述信号产生模块在发射控制信号的控制下，通过接收的二进制码元进行相位调制产生发射信号和载波信号；
所述模数转换模块在接收控制信号的控制下，将经电离层测高仪接收的回波信号由模拟信号转换为中频数字信号，并发送至所述数字下变频模块；
所述数字下变频模块在接收控制信号的控制下，完成中频数字信号的变频与抽取处理，并将处理后的回波数据发送至所述数据打包模块；
所述数据打包模块对收到的回波数据进行打包处理，并将打包数据发送至所述数据缓存模块；
所述数据缓存模块对接收到的打包数据进行缓存，并将缓存后数据发送至上位机。
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