CN203396946U - 用于导航雷达的信号传输电路 - Google Patents

Abstract

为了克服国产船用导航雷达的不足，本实用新型提供一种用于导航雷达的信号传输电路，包括天线接口、天线接口匹配电路、电源转换电路、FPGA处理芯片、双向数据驱动总线、ARM处理芯片、键盘接口、VGA接口、JTAG加载接口，此外，还设有A/D转换电路、D/A转换电路、网络接口、串口接口、USB接口、串口光电隔离电路、LVDS接口和LED屏电源接口。本新型的有益技术效果为：本产品用一块单板实现，在增强雷达系统性能的同时，并有效地降低了成本，提高了集成度和可靠性；本产品配有多种接口，丰富了本产品可连接设备的种类与通讯模式。

Description

用于导航雷达的信号传输电路

技术领域

本实用新型属于导航技术领域，具体涉及用于导航雷达的信号传输电路。

背景技术

船用导航雷达除了最初的目标探测和测距功能外，如今还用于航海避碰、海上救援，完成船只进出港口的导航以及在结队航行时利用雷达保持队形，保证复杂条件下的航行安全，对保障船舶航行安全具有举足轻重的意义。不仅大型远洋船舶必须安装，各种小型船舶（渔船、游艇等）也普遍安装导航雷达。国际海事组织（IMO）规定了500总吨以上的货舱（1999年又下降到300总吨）及所有客船都必须装备一台导航雷达，10000总吨以上的船舶必须装备二台各自独立工作的导航雷达。

国外船用导航雷达技术起步较早，技术比较成熟和全面。英国的 RAYMARINE（雷松）公司，日本的 JRC 公司等都是全球知名的航运电子产品设备制造商，这些公司生产的雷达产品占有全球民用导航雷达的大部分市场份额，被广泛安装在中小型船舶和公务型船舶上。但是其价格偏高，我国的中小型船舶用户往往无法接受。

我国在船用导航雷达技术方面明显落后于国外，国产船用导航雷达多为技术和资金薄弱的中小企业生产，雷达性能较低、功能单一、可靠性差。但是迅速发展的市场又迫切需求国内能有适用于中小型民用船舶的导航雷达产品。信号处理装置是导航雷达的核心技术，直接影响到目标的提取，杂波的抑制，

国产船用导航雷达的部分出现，从一定程度上缓解早期只能依赖国外同类产品的弊端，但在技术性能上，国产船用导航雷达还存在显著的不足与急待改进的技术难题。目前国产船用导航雷达采用模拟电路完成雷达信号处理功能，电路简单，功能单一，且处理数据的能力低、速度慢，无法完成用户对功能的多样化需求；采用的老旧CRT显示屏，占用空间大、界面简单，操作不方便，屏幕昏暗模糊，几乎属于淘汰产品；因此，国产船用导航雷达的研制严重落后于国外产品，若进行整体化的数字技术升级则存在成本高、不利于推广的难题。

为了更新国内老旧的船用导航雷达终端产品，同时推动国内船用雷达技术的发展，市场上急需一种能够兼容老旧雷达设备、具备数字/模拟处理能力、处理速度快、接口丰富的且成本低廉的专用于导航雷达的信号传输的电子产品。

实用新型内容

为了克服国产船用导航雷达的上述不足，本实用新型提供一种用于导航雷达的信号传输电路，其具体结构如下：

用于导航雷达的信号传输电路，包括天线接口1、天线接口匹配电路12、电源转换电路17、FPGA处理芯片5、双向数据驱动总线7、ARM处理芯片13、键盘接口16、VGA接口11、JTAG加载接口4，其中，天线接口1的信号接口与天线接口匹配电路12一端的信号接口相连接，天线接口匹配电路12另一端的信号接口与FPGA处理芯片5一端的信号接口相连接；天线接口1接收自雷达传递而来的雷达回波模拟信号、调谐模拟信号、船首位置TTL电平信号和方位TTL电平信号，其中，船首位置TTL电平信号和方位TTL电平信号通过天线接口匹配电路12输入至FPGA处理芯片5；ARM处理芯片13分别与键盘接口16和VGA接口11连接；FPGA处理芯片5的信号加载端与JTAG加载接口4相连接；电源转换电路17的电源输出端分别与FPGA处理芯片5和ARM处理芯片13的取电端连接并供电；此外，还设有A/D转换电路2、D/A转换电路3、网络接口6、串口接口8、USB接口10、串口光电隔离电路9、LVDS接口14和LED屏电源接口15；

天线接口匹配电路12的信号输出端与A/D转换电路2的信号输入端相连接，A/D转换电路2的信号输出端与FPGA处理芯片5的信号输入端相连接；A/D转换电路2负责将雷达回波模拟信号和调谐模拟信号分别转换为雷达回波数字信号和调谐数字信号后再传递至FPGA处理芯片5，FPGA处理芯片5负责完成雷达信号的处理；

FPGA处理芯片5的信号输出端与D/A转换电路3的信号输入端相连接，D/A转换电路3的信号输出端与天线接口匹配电路12的信号输入端相连接；D/A转换电路3负责将自FPGA处理芯片5传递来的数字雷达控制信号转换成模拟雷达控制信号，并依次通过天线接口匹配电路12与天线接口1传输至远端的雷达设备；

ARM处理芯片13分别与网络接口6、USB接口10和LVDS接口14相连接；通过串口光电隔离电路9将ARM处理芯片13与串口接口8相连接，串口光电隔离电路9负责隔离外部通讯设备与ARM处理芯片13之间的压差，避免ARM处理芯片13被烧毁；

电源转换电路17的电源输出端还与LED屏电源接口15相连接。

有益的技术效果有

1、本产品设有A/D转换电路2，能够将自雷达传输来的雷达回波模拟信号和调谐模拟信号转换成数字信号后再传递给下一级的FPGA处理芯片5进行处理，一则避免了用户需要更换数字化雷达而产生的费用，二则以较低的成本实现模拟信号导航的数字化硬件采样，更便于FPGA处理芯片5实现最新的信号处理算法，提高了雷达的杂波处理能力；

2、本产品的ARM处理芯片13配有多种接口，丰富了本产品可连接设备的种类与通讯模式；

3、本产品设有串口光电隔离电路9，克服了由于船体上各种外部设备与本产品之间的压差大，直接连接易导致ARM处理芯片13被烧毁的技术难题；

4、本产品设有LVDS接口14与LED屏电源接口15，直接连接LED液晶显示器进行监控，相对于老式的CRT监视，监视屏所需占用的空间小，为有限的船舱空间的有效利用带来极大的便利；

5、本产品配有D/A转换电路3，可将自FPGA处理芯片5传递来的数字雷达控制信号转换成模拟雷达控制信号，并传输至远端的由模拟信号驱动雷达设备，最大程度地减少用户的硬件设备升级成本；

6、本产品的ARM处理芯片13自带串口接口8，便于实现本产品对外的数据互联；

7、整个船用导航雷达的信号处理装置用一块单板实现，且克服了纯模拟信号的不足，在增强雷达系统性能的同时，并有效地降低了成本，提高了集成度和可靠性；

8、A/D转换电路2的电路结构简单、转换效率高且抗干扰能力强，特别适合对雷达回波模拟信号和调谐模拟信号的数字化转换，且克服了现有设备只能采用“模拟信号接收装置——模拟信号处理装置”而带来的不足。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图。

图2为图1中A/D转换电路的电路原理框图。

图3为图2的具体电路结构图。

图中的序号为：天线接口1、A/D转换电路2、D/A转换电路3、JTAG加载接口4、FPGA处理芯片5、网络接口6、双向数据驱动总线7、串口接口8、串口光电隔离电路9、USB接口10、VGA接口11、天线接口匹配电路12、ARM处理芯片13、LVDS接口14、LED屏电源接口15、键盘接口16、电源转换电路17、隔直电容单元21、电压调节单元22、运算放大单元23、AD采集芯片24。

具体的实施方式

现结合附图详细说明本实用新型。

参见图1，用于导航雷达的信号传输电路，包括天线接口1、天线接口匹配电路12、电源转换电路17、FPGA处理芯片5、双向数据驱动总线7、ARM处理芯片13、键盘接口16、VGA接口11、JTAG加载接口4，其中，天线接口1的信号接口与天线接口匹配电路12一端的信号接口相连接，天线接口匹配电路12另一端的信号接口与FPGA处理芯片5一端的信号接口相连接；天线接口1接收自雷达传递而来的雷达回波模拟信号、调谐模拟信号、船首位置TTL电平信号和方位TTL电平信号，其中，船首位置TTL电平信号和方位TTL电平信号通过天线接口匹配电路12输入至FPGA处理芯片5；ARM处理芯片13分别与键盘接口16和VGA接口11连接；FPGA处理芯片5的信号加载端与JTAG加载接口4相连接；电源转换电路17的电源输出端分别与FPGA处理芯片5和ARM处理芯片13的取电端连接并供电。

此外，本产品还设有A/D转换电路2、D/A转换电路3、网络接口6、串口接口8、USB接口10、串口光电隔离电路9、LVDS接口14和LED屏电源接口15；

天线接口匹配电路12的信号输出端与A/D转换电路2的信号输入端相连接，A/D转换电路2的信号输出端与FPGA处理芯片5的信号输入端相连接；A/D转换电路2负责将雷达回波模拟信号和调谐模拟信号分别转换为雷达回波数字拟信号和调谐数字信号后再传递至FPGA处理芯片5，更便于FPGA处理芯片5实现最新的信号处理算法，提高了雷达的杂波处理能力；

FPGA处理芯片5的信号输出端与D/A转换电路3的信号输入端相连接，D/A转换电路3的信号输出端与天线接口匹配电路12的信号输入端相连接；D/A转换电路3负责将自FPGA处理芯片5传递来的数字雷达控制信号转换成模拟雷达控制信号，并依次通过天线接口匹配电路12与天线接口1传输至远端的雷达设备；

ARM处理芯片13分别与网络接口6、USB接口10和LVDS接口14相连接；通过串口光电隔离电路9将ARM处理芯片13与串口接口8相连接，串口光电隔离电路9负责隔离外部通讯设备与ARM处理芯片13之间的压差，避免ARM处理芯片13被烧毁；

电源转换电路17的电源输出端还与LED屏电源接口15相连接。

此外，A/D转换电路2采用的芯片为AD9218BST-105，D/A转换电路3采用的芯片为M62352AGP；FPGA处理芯片5采用的芯片为美国ALTERA公司Cyclone II系列的EP2C35F484C8， ARM处理芯片13采用的芯片为韩国三星公司的UT6410CV01。串口光电隔离电路9外接四组串口接口8。

参见图2，为本产品A/D转换电路2的电路结构框图，该电路可采集两路模拟视频信号，且由隔直电容单元21（C58、C59）、电压调节单元22（PR2）、运算放大单元23（型号为AD8138芯片）和AD采集芯片24（型号为AD9218BST-105芯片）串联而成；通过A/D转换电路2的信号输入端口(VIDEO_ANT)将雷达回波模拟信号和调谐模拟信号依次经过隔直、电压调节、运算放大后，输入AD采集芯片（AD9218BST-105）转换成相应的雷达回波数字信号和调谐数字信号。图3为图2的具体电路结构图，本A/D转换电路的结构紧凑、功耗低、电磁性能好，且克服了纯模拟信号的不足，在增强雷达系统性能的同时，并有效地降低了成本，提高了集成度和可靠性。

Claims (4)

1.用于导航雷达的信号传输电路，包括天线接口（1）、天线接口匹配电路（12）、电源转换电路（17）、FPGA处理芯片（5）、双向数据驱动总线（7）、ARM处理芯片（13）、键盘接口（16）、VGA接口（11）、JTAG加载接口（4），其中，天线接口（1）的信号接口与天线接口匹配电路（12）一端的信号接口相连接，天线接口匹配电路（12）另一端的信号接口与FPGA处理芯片（5）一端的信号接口相连接；天线接口（1）接收自雷达传递而来的雷达回波模拟信号、调谐模拟信号、船首位置TTL电平信号和方位TTL电平信号，其中，船首位置TTL电平信号和方位TTL电平信号通过天线接口匹配电路（12）输入至FPGA处理芯片（5）；ARM处理芯片（13）分别与键盘接口（16）和VGA接口（11）连接；FPGA处理芯片（5）的信号加载端与JTAG加载接口（4）相连接；电源转换电路（17）的电源输出端分别与FPGA处理芯片（5）和ARM处理芯片（13）的取电端连接并供电，其特征在于，

还设有A/D转换电路（2）、D/A转换电路（3）、网络接口（6）、串口接口（8）、USB接口（10）、串口光电隔离电路（9）、LVDS接口（14）和LED屏电源接口（15）；

天线接口匹配电路（12）的信号输出端与A/D转换电路（2）的信号输入端相连接，A/D转换电路（2）的信号输出端与FPGA处理芯片（5）的信号输入端相连接；A/D转换电路（2）负责将雷达回波模拟信号和调谐模拟信号分别转换为雷达回波数字信号和调谐数字信号后再传递至FPGA处理芯片（5），FPGA处理芯片（5）负责完成雷达信号的处理；

FPGA处理芯片（5）的信号输出端与D/A转换电路（3）的信号输入端相连接，D/A转换电路（3）的信号输出端与天线接口匹配电路（12）的信号输入端相连接；D/A转换电路（3）负责将自FPGA处理芯片（5）传递来的数字雷达控制信号转换成模拟雷达控制信号，并依次通过天线接口匹配电路（12）与天线接口（1）传输至远端的雷达设备；

ARM处理芯片（13）分别与网络接口（6）、USB接口（10）和LVDS接口（14）相连接；通过串口光电隔离电路（9）将ARM处理芯片（13）与串口接口（8）相连接，串口光电隔离电路（9）负责隔离外部通讯设备与ARM处理芯片（13）之间的压差，避免ARM处理芯片（13）被烧毁；

电源转换电路（17）的电源输出端与LED屏电源接口（15）相连接。

2.根据权利要求1所述的用于导航雷达的信号传输电路，其特征在于，A/D转换电路（2）采用的芯片为AD9218BST-105，D/A转换电路（3）采用的芯片为M62352AGP；FPGA处理芯片（5）采用的芯片为美国ALTERA公司Cyclone II系列的EP2C35F484C8， ARM处理芯片（13）采用的芯片为韩国三星公司的UT6410CV01。

3.根据权利要求1所述的用于导航雷达的信号传输电路，其特征在于，A/D转换电路（2）由隔直电容单元（21）、电压调节单元（22）、运算放大单元（23）和AD采集芯片（24）串联而成，负责将雷达回波模拟信号和调谐模拟信号依次经过隔直、电压调节、运算放大和模拟/数字采集后转换成相应的雷达回波数字信号和调谐数字信号。

4.根据权利要求1所述的用于导航雷达的信号传输电路，其特征在于，串口光电隔离电路（9）外接四组串口接口（8）。

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