CN117687101A - 一种多通道无线电探测与定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道无线电探测与定位装置，涉及无线电探测技术领域，本发明通过同时使用多个发射和接收通道，提高了对复杂环境的适应性和对多目标的处理能力；提高了数据处理速度和系统的整体性能；集成度高；避免了高速信号同步采集困难，通道间相位一致性差、数据无法对齐的问题。方案为：多通道中心单元连接多通道发射单元，用于向其提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元连接多通道接收单元，用于向其提供电源和本振信号；多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测；多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号。本发明用于目标探测中。
Description
技术领域
本发明涉及无线电探测技术领域，尤其涉及一种多通道无线电探测与定位装置。
背景技术
无线电是指使用无线电波来传输信号的技术，无线电波是一种电磁波，其频率范围从大约30赫兹（Hz）到300千兆赫兹（GHz）。无线电技术被广泛应用于许多领域，包括通信、广播、雷达和导航系统。
传统的无线电系统，例如：雷达，是通过单一通道发送和接收信号，根据反射回来的信号特性来判断目标物体的位置、速度和其他特性。然而，传统雷达在处理复杂或多目标环境时存在局限。例如，在城市环境或恶劣天气条件下，单通道雷达可能因为信号干扰、反射和遮挡而无法准确探测目标。此外，随着技术的进步，对雷达的分辨率、探测范围和反应速度的要求越来越高，传统雷达已无法满足现代应用的需求。
发明内容
本发明提供一种多通道无线电探测与定位装置，通过同时使用多个发射和接收通道，提高了对复杂环境的适应性和对多目标的处理能力；可并行处理多个信号，从而提高了数据处理速度和系统的整体性能；集成度高，节省了PCB面积；避免了高速信号同步采集困难，通道间相位一致性差、数据无法对齐的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种多通道无线电探测与定位装置，包括：多通道中心单元，多通道发射单元和多通道接收单元。
多通道中心单元连接多通道发射单元，用于向多通道发射单元提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元连接多通道接收单元，用于向多通道接收单元提供电源和本振信号。
多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测。
多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理。
进一步的，所述的多通道无线电探测与定位装置，多通道中心单元包括：
多通道中心单元包含现场可编程门阵列核心模块、激励源模块、本振源模块、第一电源模块、时钟模块、多通道中频采集处理电路模块、第一混频模块和外部触发模块。
现场可编程门阵列核心模块分别与激励源模块、本振源模块和多通道中频采集处理电路模块连接，用于对激励源模块、本振源模块和多通道中频采集处理电路模块进行控制。
激励源模块与现场可编程门阵列核心模块连接，用于输出源输出信号。
本振源模块与现场可编程门阵列核心模块连接，用于输出本振信号。
第一电源模块分别与现场可编程门阵列核心模块、激励源模块、本振源模块、时钟模块、多通道中频采集处理电路模块、第一混频模块和外部触发模块连接，用于电压转化并为各模块供电。
所述时钟模块分别与所述现场可编程门阵列核心模块、所述激励源模块、所述本振源模块和所述多通道中频采集处理电路模块连接，用于向各模块提供系统时钟以及同步信号。
多通道中频采集处理电路模块与现场可编程门阵列核心模块连接，用于将接收的中频信号输送给现场可编程门阵列核心模块。
第一混频模块与多通道中频采集处理电路模块连接；用于将本振信号与源输出信号进行混频产生中频信号，并将中频信号作为参考信号输送给多通道中频采集处理电路模块。
外部触发模块与现场可编程门阵列核心模块连接，用于将触发信号输送给现场可编程门阵列核心模块。
进一步的，所述的多通道无线电探测与定位装置，多通道中心单元还包括：功分模块；
所述功分模块分别与所述本振源模块、所述第一混频模块和所述多通道接收单元连接，用于将所述本振信号分为两路，一路与所述源输出信号进行混频，另一路输送给所述多通道接收单元。
进一步的，所述的多通道无线电探测与定位装置，多通道接收单元包括：
多通道接收单元包含第一功分模块、第二功分模块、第二混频模块、第一放大模块和第二放大模块。
第一功分模块与两路第一放大模块连接，两路第一放大模块各与第二功分模块连接，第二功分模块将本振信号分为七路信号，并各自输送给第二混频模块；各第二混频模块与各第二放大模块连接，用于将本振信号与回波信号进行混频，输出中频信号。
进一步的，所述的多通道无线电探测与定位装置，多通道接收单元还包括：第二电源模块；
第二电源模块为12V直流电源。
进一步的，所述的多通道无线电探测与定位装置，外部触发模块包括：
外部触发模块采用电平触发的模式。
本发明提供一种多通道无线电探测与定位装置，包括：多通道中心单元，多通道发射单元和多通道接收单元；多通道中心单元连接多通道发射单元，用于向多通道发射单元提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元连接多通道接收单元，用于向多通道接收单元提供电源和本振信号；多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测；多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理，相比于现有技术，本发明通过同时使用多个发射和接收通道，提高了对复杂环境的适应性和对多目标的处理能力；可并行处理多个信号，从而提高了数据处理速度和系统的整体性能；集成度高，节省了PCB面积；避免了高速信号同步采集困难，通道间相位一致性差、数据无法对齐的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图仅用于示出实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明实施例中一种多通道无线电探测与定位装置组成结构示意图；
图2为本发明实施例中另一种多通道无线电探测与定位装置组成结构示意图；
图3为本发明实施例中另一种多通道无线电探测与定位装置组成结构示意图。
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。
除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明术领域的技术人员通常理解的含义相同；本发明中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本发明实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
在本发明实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明例中的具体含义。
实施例一：本发明实施例提供一种多通道无线电探测与定位装置，如图1所示，包括：多通道中心单元31，多通道发射单元32和多通道接收单元33。
多通道中心单元31连接多通道发射单元32，用于向多通道发射单元32提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元31连接多通道接收单元33，用于向多通道接收单元33提供电源和本振信号。
多通道发射单元32，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测。
多通道接收单元33，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理。
本实施例多通道无线电探测与定位装置输入电源为12V，功耗在12W左右，其为步进频连续波信号的微波多通道无线电探测与定位装置，通过时分复用的方式实现8天线发送7天线接收。其扫频频率范围为1MHz至3000MHz，动态范围在110dB左右，具备外部触发和内部触发两种方式，在600KHz的中频带宽下扫描1024点的时间在2.6ms以内，通过千兆以太网与电脑进行双向通信，可根据实际需求选择采样点数与中频滤波带宽。
本发明实施例提供一种多通道无线电探测与定位装置，包括：多通道中心单元，多通道发射单元和多通道接收单元；多通道中心单元连接多通道发射单元，用于向多通道发射单元提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元连接多通道接收单元，用于向多通道接收单元提供电源和本振信号；多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测；多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理，相比于现有技术，本发明实施例通过同时使用多个发射和接收通道，提高了对复杂环境的适应性和对多目标的处理能力；可并行处理多个信号，从而提高了数据处理速度和系统的整体性能；集成度高，节省了PCB面积；避免了高速信号同步采集困难，通道间相位一致性差、数据无法对齐的问题。
实施例二：本发明实施例提供一种多通道无线电探测与定位装置，如图2所示，包括：多通道中心单元31，多通道发射单元32和多通道接收单元33。
多通道中心单元31连接多通道发射单元32，用于向多通道发射单元32提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元31连接多通道接收单元33，用于向多通道接收单元33提供电源和本振信号。
多通道发射单元32，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测。
多通道接收单元33，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理。
其中，多通道中心单元31包括：
多通道中心单元31包含现场可编程门阵列核心模块311、激励源模块312、本振源模块313、第一电源模块314、时钟模块315、多通道中频采集处理电路模块316、第一混频模块317和外部触发模块318。
其中，上述各模块均使用大规模集成电路芯片进行设计，器件采用表贴封装。
现场可编程门阵列核心模块311分别与激励源模块312、本振源模块313和多通道中频采集处理电路模块316连接，用于对激励源模块312、本振源模块313和多通道中频采集处理电路模块316进行控制。
其中，现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，简称FPGA）是一种半导体设备，它包含了可被用户在现场配置或重配置的逻辑门阵列。FPGA是一种灵活的、可编程的硬件平台，广泛应用于各种电子系统和数字应用中。
现场可编程门阵列核心模块311通过千兆以太网与电脑进行双向传输，响应上位机应用程序的命令并应答，通过SPI串行外围接口实现对激励源模块312与本振源模块313以及多通道中频采集处理电路模块316的控制，其中对激励源模块312与本振源模块313为同步控制。通过IO口实现对单刀八掷开关进行逻辑控制，通过10对LVDS接口接收多通道中频采集处理电路模块316采集的数据，并对数据进行正交检波与滤波处理，并通过以太网将数据上传给上位机。
激励源模块312与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于输出源输出信号。
本振源模块313与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于输出本振信号。
其中，激励源模块312与本振源模块313均能输出最高3GHz的正弦波信号，且支持连续调频调相，以及跳频定点输出等功能，且支持主从模式，可同步输出正弦波信号。
第一电源模块314分别与现场可编程门阵列核心模块311、激励源模块312、本振源模块313、时钟模块315、多通道中频采集处理电路模块316、第一混频模块317和外部触发模块318连接，用于电压转化并为各模块供电。
此处需要说明的是：第一电源模块314与以上各模块的电连接线位于PCB板内部，因此在图2中并未标注出。
时钟模块315分别与现场可编程门阵列核心模块311、激励源模块312、本振源模块313和多通道中频采集处理电路模块316连接，用于向各模块提供系统时钟以及同步信号。
此处需要说明的是：时钟模块315与以上各模块的电连接线位于PCB板内部，因此在图2中并未标注出。
多通道中频采集处理电路模块316与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于将接收的中频信号输送给现场可编程门阵列核心模块311。
其中，多通道中频采集处理电路模块316可同时并行采集8路数据。该模块将接收的中频信号进行放大、滤波后再通过AD9257进行采集，并将数据输送给现场可编程门阵列核心模块311。
第一混频模块317与多通道中频采集处理电路模块316连接；用于将本振信号与源输出信号进行混频产生中频信号，并将中频信号作为参考信号输送给多通道中频采集处理电路模块316。
外部触发模块318与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于将触发信号输送给现场可编程门阵列核心模块311。
其中，外部触发模块318采用电平触发的模式，并将触发信号输送给现场可编程门阵列核心模块311。
本发明实施例提供一种多通道无线电探测与定位装置，包括：多通道中心单元，多通道发射单元和多通道接收单元；多通道中心单元连接多通道发射单元，用于向多通道发射单元提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元连接多通道接收单元，用于向多通道接收单元提供电源和本振信号；多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测；多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理，相比于现有技术，本发明实施例通过同时使用多个发射和接收通道，提高了对复杂环境的适应性和对多目标的处理能力；可并行处理多个信号，从而提高了数据处理速度和系统的整体性能；集成度高，节省了PCB面积；避免了高速信号同步采集困难，通道间相位一致性差、数据无法对齐的问题。
实施例三：本发明实施例提供一种多通道无线电探测与定位装置，如图3所示，包括：多通道中心单元31，多通道发射单元32和多通道接收单元33。
多通道中心单元31连接多通道发射单元32，用于向多通道发射单元32提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元31连接多通道接收单元33，用于向多通道接收单元33提供电源和本振信号。
多通道发射单元32，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测。
多通道接收单元33，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理。
其中，多通道中心单元31包括：
多通道中心单元31包含现场可编程门阵列核心模块311、激励源模块312、本振源模块313、第一电源模块314、时钟模块315、多通道中频采集处理电路模块316、第一混频模块317和外部触发模块318。
现场可编程门阵列核心模块311分别与激励源模块312、本振源模块313和多通道中频采集处理电路模块316连接，用于对激励源模块312、本振源模块313和多通道中频采集处理电路模块316进行控制。
激励源模块312与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于输出源输出信号。
本振源模块313与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于输出本振信号。
第一电源模块314分别与现场可编程门阵列核心模块311、激励源模块312、本振源模块313、时钟模块315、多通道中频采集处理电路模块316、第一混频模块317和外部触发模块318连接，用于电压转化并为各模块供电。
时钟模块315分别与现场可编程门阵列核心模块311、激励源模块312、本振源模块313和多通道中频采集处理电路模块316连接，用于向各模块提供系统时钟以及同步信号。
多通道中频采集处理电路模块316与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于将接收的中频信号输送给现场可编程门阵列核心模块311。
第一混频模块317与多通道中频采集处理电路模块316连接；用于将本振信号与源输出信号进行混频产生中频信号，并将中频信号作为参考信号输送给多通道中频采集处理电路模块316。
外部触发模块318与现场可编程门阵列核心模块311连接，用于将触发信号输送给现场可编程门阵列核心模块311。
其中，外部触发模块采用电平触发的模式。
进一步的，多通道中心单元31还包括：功分模块319；
功分模块319分别与本振源模块313、第一混频模块317和多通道接收单元33连接，用于将本振信号分为两路，一路与源输出信号进行混频，另一路输送给多通道接收单元33。
其中，多通道接收单元33包括：
多通道接收单元33包含第一功分模块331、第二功分模块332、第二混频模块333、第一放大模块334和第二放大模块335；
第一功分模块331与两路第一334放大模块连接，两路第一放大模块334各与第二功分模块332连接，第二功分模块332将本振信号分为七路信号，并各自输送给第二混频模块333；各第二混频模块333与各第二放大模块335连接，用于将本振信号与回波信号进行混频，输出中频信号。
进一步的，所述的多通道无线电探测与定位装置，多通道接收单元33还包括：第二电源模块336；
第二电源模块336为12V直流电源。
此处需要说明的是：第二电源模块336与各模块的电连接线位于PCB板内部，因此在图3中并未标注出。
本发明实施例提供一种多通道无线电探测与定位装置，包括：多通道中心单元，多通道发射单元和多通道接收单元；多通道中心单元连接多通道发射单元，用于向多通道发射单元提供电源、逻辑控制以及源输出信号；多通道中心单元连接多通道接收单元，用于向多通道接收单元提供电源和本振信号；多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测；多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与本振信号进行混频，输出中频信号，以便多通道中心单元对中频信号进行采集、放大与处理，相比于现有技术，本发明实施例通过同时使用多个发射和接收通道，提高了对复杂环境的适应性和对多目标的处理能力；可并行处理多个信号，从而提高了数据处理速度和系统的整体性能；集成度高，节省了PCB面积；避免了高速信号同步采集困难，通道间相位一致性差、数据无法对齐的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明技术方案，非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (6)
1.一种多通道无线电探测与定位装置，其特征在于，包括：多通道中心单元，多通道发射单元和多通道接收单元；
所述多通道中心单元连接所述多通道发射单元，用于向所述多通道发射单元提供电源、逻辑控制以及源输出信号；所述多通道中心单元连接所述多通道接收单元，用于向所述多通道接收单元提供电源和本振信号；
所述多通道发射单元，用于通过切换开关选择不同的天线来分时发出射频信号，以对目标进行探测；
所述多通道接收单元，用于接收回波信号，并将其与所述本振信号进行混频，输出中频信号，以便所述多通道中心单元对所述中频信号进行采集、放大与处理。
2.根据权利要求1所述的多通道无线电探测与定位装置，其特征在于，所述多通道中心单元包括：
所述多通道中心单元包含现场可编程门阵列核心模块、激励源模块、本振源模块、第一电源模块、时钟模块、多通道中频采集处理电路模块、第一混频模块和外部触发模块；
所述现场可编程门阵列核心模块分别与所述激励源模块、所述本振源模块和所述多通道中频采集处理电路模块连接，用于对所述激励源模块、所述本振源模块和所述多通道中频采集处理电路模块进行控制；
所述激励源模块与所述现场可编程门阵列核心模块连接，用于输出所述源输出信号；
所述本振源模块与所述现场可编程门阵列核心模块连接，用于输出所述本振信号；
所述第一电源模块分别与所述现场可编程门阵列核心模块、所述激励源模块、所述本振源模块、所述时钟模块、所述多通道中频采集处理电路模块、所述第一混频模块和所述外部触发模块连接，用于电压转化并为各模块供电；
所述时钟模块分别与所述现场可编程门阵列核心模块、所述激励源模块、所述本振源模块和所述多通道中频采集处理电路模块连接，用于向各模块提供系统时钟以及同步信号；
所述多通道中频采集处理电路模块与所述现场可编程门阵列核心模块连接，用于将接收的所述中频信号输送给所述现场可编程门阵列核心模块；
所述第一混频模块与所述多通道中频采集处理电路模块连接；用于将所述本振信号与所述源输出信号进行混频产生所述中频信号，并将所述中频信号作为参考信号输送给所述多通道中频采集处理电路模块；
所述外部触发模块与所述现场可编程门阵列核心模块连接，用于将触发信号输送给所述现场可编程门阵列核心模块。
3.根据权利要求2所述的多通道无线电探测与定位装置，其特征在于，所述多通道中心单元还包括：功分模块；
所述功分模块分别与所述本振源模块、所述第一混频模块和所述多通道接收单元连接，用于将所述本振信号分为两路，一路与所述源输出信号进行混频，另一路输送给所述多通道接收单元。
4.根据权利要求1所述的多通道无线电探测与定位装置，其特征在于，所述多通道接收单元包括：
所述多通道接收单元包含第一功分模块、第二功分模块、第二混频模块、第一放大模块和第二放大模块；
所述第一功分模块与两路所述第一放大模块连接，两路所述第一放大模块各与所述第二功分模块连接，所述第二功分模块将所述本振信号分为七路信号，并各自输送给所述第二混频模块；各所述第二混频模块与各所述第二放大模块连接，用于将所述本振信号与所述回波信号进行混频，输出所述中频信号。
5.根据权利要求4所述的多通道无线电探测与定位装置，其特征在于，所述多通道接收单元还包括：第二电源模块；
所述第二电源模块为12V直流电源。
6.根据权利要求2所述的多通道无线电探测与定位装置，其特征在于，所述外部触发模块包括：
所述外部触发模块采用电平触发模式。
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