CN203658575U

CN203658575U - 一种s波段多普勒测波雷达远程实时监控系统

Info

Publication number: CN203658575U
Application number: CN201420041862.4U
Authority: CN
Inventors: 陈泽宗; 王丹; 陈曦; 赵晨; 罗琪
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2024-01-23

Abstract

本实用新型提供了一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，包括单片机、温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块；单片机和温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别连接，射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块连接；继电器组模块包括依次连接的锁存器、驱动芯片和继电器组，第一、第二射频信号检波采集模块分别包括相连接的射频信号检波器和运算放大器。本实用新型用于对雷达工作环境、射频信号、温湿度的监测，并支持上位机查看。

Description

一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统

技术领域

本实用新型属于微波多普勒雷达技术领域，特别涉及一种，具体涉及一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统。

背景技术

微波多普勒测波雷达是一种基于多普勒原理，通过连续测量各方向水质点的轨道速度和回波强度，利用线性海浪理论获取海浪谱及海浪参数的新型雷达。雷达的测量精度高、天线体积小、环境干扰少，易于实现海浪的全天候实时测量。同时，微波多普勒测波雷达具有较高的分辨率，能准确反映海面的细节信息，对海洋环境观测、海洋调查及海洋科学研究有着重要价值，具有广泛的应用前景。因此，许多国家都在积极发展着微波多普勒雷达海浪测量技术，并将其作为海洋观测体系中的重要组成部分。然而，随着S波段多普勒测波雷达的大量使用，雷达系统的稳定性、可靠性及数据获取质量也越来越被用户重视。雷达的工作环境，特别是温湿度的变化对于多普勒雷达全天候工作的影响已然越来越大，对其进行监测的工作已经迫在眉睫；同时，整个雷达系统正常工作的关键在于雷达射频信号是否有足够大的功率，因此目前不同种类的雷达都需要对此有效的检测方式；另外上位机查看雷达系统工作状态的方式还并没有在雷达系统控制领域得到普及实现，而实现对微波多普勒雷达的远程控制以及实时集中查看的功能，便能够及时观测和预防外界客观因素在微波多普勒雷达全天候工作时带来的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，包括单片机、温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块；单片机和温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别连接，射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块连接；所述继电器组模块包括依次连接的锁存器、驱动芯片和继电器组，第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别包括相连接的射频信号检波器和运算放大器。

而且，单片机的型号为C8051F020，锁存器的型号为74HC573，驱动芯片的型号为ULN2803，继电器组包括多个固态继电器，固态继电器的型号为G3CN-203P；射频信号检波器的型号为ZX47-40+，运算放大器的型号为OP07；温湿度测量模块包括温湿度传感器，温湿度传感器的型号为SHT75；液晶显示模块采用液晶显示器，液晶显示器的型号为NS12864，双口RAM的型号为IDT70V28L。

而且，S波段多普勒雷达发射机所产生5W的射频信号输入射频信号预处理电路，S波段多普勒雷达发射机所产生0dBm的射频信号输入第二射频信号检波采集模块。

而且，双口RAM模块与远程的上位机系统建立网络连接。

本实用新型能够实现对雷达工作环境的温湿度的监测，实时检验雷达射频信号的产生与否，并支持通过上位机查看雷达系统工作时的相关参数。并且通过具体设计，具有以下优点和效果：

1.本实用新型采用了分辨率为12位的单片机控制核心，在系统主频为22.1184MHz时ADC的采样速率可高达100ksps，有利于射频检波信号的采集，开发方便，运行速度快。

2.本实用新型采用了对温湿度的分辨率分别为14位和12位的温度传感器，精确度高，实用性好，完全能够满足雷达系统对温湿度测量精度的需求。

3.本实用新型采用了射频检波器和运算放大器组成的射频检波采集电路作为对射频信号的检测电路，能够稳定输入射频信号频率、功率及输出射频检波信号，保证输出的信号能够完整的被单片机采集。

4.本实用新型采用了继电器模块支持从雷达系统获得供电电压，例如实现对220V市电通断的控制，成本低，简单方便，实用性好。

5、本实用新型所得工作状态通过局域网实时传给系统监控中心，可支持实时形成记录文档，供值守人员随时掌握S波段多普勒测波雷达的工作状态。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构框图。

图2是本实用新型实施例的电路框图。

具体实施方式

本发明提供了一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，具体实施时，可将本实用新型所提供系统放在S波段多普勒雷达发射机后面运行，以便获取发射机里面的温湿度信息。下面结合附图对本实用新型的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的系统，包括单片机、温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块。单片机和温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别连接，射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块连接。继电器组模块包括了继电器组、锁存器和驱动芯片；射频信号预处理电路及射频信号检波采集模块包括射频信号检波器和运算放大器。

具体实施时，本实用新型实施例提供的系统作为下位机系统，可配合上位机系统工作。一般远程设置上位机系统，以便用户集中监控。上位机系统一般包括上位PC机和网络接口板，上位PC机经网络接口板与双口RAM模块实现网络相连。下位机系统工作状态通过局域网实时传给系统监控中心的上位机系统。

实施例中，因为本实用新型系统中各部件所需电压较低，设置继电器组模块以便通过S波段多普勒雷达发射机向本系统供电，可适应多种供电电压值，单片机的普通端口控制继电器组的通断，一般继电器组能够完成12V直流电压对220V市电通断的控制；射频信号预处理电路对S波段多普勒雷达发射机产生的5W的射频信号进行衰减、对射频检波信号进行放大等预处理，使其能够被单片机内部集成的ADC模块量化；射频信号预处理电路可采用成熟的电路结果，其将处理后的射频信号传递到第一射频信号检波采集模块，S波段多普勒雷达发射机产生的0dBm的射频信号传递到第二射频信号检波采集模块，第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块可对传递过来的射频信号进行放大、跟随，以确保输入信号能够被单片机内部集成的ADC完整采集；单片机输出控制信号触发温湿度测量模块的温湿度传感器进行温湿度的测量，可通过内部集成的ADC对来自第一射频信号检波采集模块或第二射频信号检波采集模块射频检波信号进行14位量化、对温湿度传感器输入的温湿度分别进行14位和12位量化，并输出结果到LCD液晶显示转换后的射频检波信号功率、温湿度值，同时将转化后的数据发送到双口RAM缓存；上位机从双口RAM中读取数据。

具体实施时，本领域技术人员可根据需要选择具体器件。实施例中单片机的型号C8051F020，内部集成了多通道模拟开关、可编程放大器、ADC等，且ADC分辨率为12位，ADC即AD转换器，执行模拟到数字的转换，多通道模拟开关、可编程放大器、AD转换器依次连接；继电器组模块包括依次连接的锁存器、驱动芯片和继电器组，锁存器的型号是为74HC573，驱动芯片的型号是ULN2803，继电器组可包括多个固态继电器，固态继电器的型号是G3CN-203P；第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别包括射频信号检波器和运算放大器，射频信号检波器和运算放大器连接。运算放大器采用型号是OP07的放大器跟随电路，射频信号检波器的型号为ZX47-40+；温湿度测量模块采用温湿度传感器实现，温湿度传感器的型号为SHT75，温湿度的分辨率分别为14位和12位；液晶显示模块采用LCD液晶显示器，液晶显示器的型号为NS12864；双口RAM模块的型号为IDT70V28L。

实施例中，具体各部分连接及信号传输如下：

单片机、锁存器74HC573、驱动芯片ULN2803和继电器组依次连接，锁存器74HC573将单片机端口输出信号与继电器组进行隔离；为确保满足固态继电器驱动电流的要求，驱动芯片ULN2803对锁存器的输出电流进行放大以保证继电器能够被正确驱动。即单片机输出的控制、数据信号输入锁存器74HC573，锁存器74HC573输出的数据经驱动芯片ULN2803输入继电器组。

单片机连接SHT75温湿度传感器，单片机输出时钟信号到SHT75温湿度传感器，SHT75温湿度传感器输出温湿度传感器数据到单片机，SHT75温湿度传感器与单片机接口时只需要额外的电源和地线，几乎不需要外围电路（只需要一个上拉电阻即可），SHT75的引脚SDA和SCL与单片机的两个普通I/O端口连接，只需要通过对IO端口的置位和清零操作，并严格按照SHT75数据手册上的时序图操作，就可以完成对环境温度和湿度的测量。

由于S波段多普勒雷达发射机产生有5W的射频信号和0dBm射频信号两种。而 ZX47-40+射频信号检波器要求输入射频信号功率上限值为+27dBm，应用射频信号预处理电路对5W的射频信号（约为150 dBm）进行20dB的衰减后再输入第一射频信号检波采集模块的射频信号检波器，射频信号检波器输出的直流稳压信号的电压值范围在0-1.5V，利用第一射频信号检波采集模块的运算放大器OP07对信号进行放大、跟随，以确保输入信号能够被单片机内部集成的ADC完整采集。而S波段多普勒雷达发射机产生的射频信号功率为0dBm,频率为2.75GHz-2.95GHz，无需经过预处理进行衰减，直接输入第二射频信号检波采集模块的射频信号检波器，再用第二射频信号检波采集模块的运算放大器对其进行放大和跟随便可被单片机内部的ADC采集。

NS12864内藏的T6963C的显示模块上已经实现了T6963C与行/列驱动器及显示缓冲区RAM的接口，同时也已用硬件设置了液晶的结构：单/双屏（常用单屏）、数据传输方式、显示窗口长度、宽度等等，NS12864液晶显示器与单片机连接，单片机输出LCD的控制、数据信号到NS12864液晶显示器，其中一般使用的引脚包括读命令、写命令、数据/命令选择和数据引脚，NS12864液晶显示器对所采集的温湿度值及2路射频信号功率值进行显示。

另外，IDT70V28L双口RAM与单片机连接，单片机输出双口RAM的控制、数据信号到IDT70V28L双口RAM，其中一般使用的引脚包括读命令、写命令、片选命令和数据引脚，IDT70V28L双口RAM在系统中构建了功能稳定的缓存区，单片机通过并行接口实现对液晶显示器控制的间接控制方式，方便与上位机进行数据交换本系统应用和查看雷达系统工作时的相关参数。

本实用新型只提供硬件设备，是装置技术方案，无需软件方面的改进。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本实用新型，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对本实用新型做出的简单改进都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，其特征在于：包括单片机、温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块；单片机和温湿度测量模块、液晶显示模块、双口RAM模块、继电器组模块、第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别连接，射频信号预处理电路和第一射频信号检波采集模块连接；所述继电器组模块包括依次连接的锁存器、驱动芯片和继电器组，第一射频信号检波采集模块、第二射频信号检波采集模块分别包括相连接的射频信号检波器和运算放大器。

2.根据权利要求1所述的S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，其特征在于：单片机的型号为C8051F020，锁存器的型号为74HC573，驱动芯片的型号为ULN2803，继电器组包括多个固态继电器，固态继电器的型号为G3CN-203P；射频信号检波器的型号为ZX47-40+，运算放大器的型号为OP07；温湿度测量模块包括温湿度传感器，温湿度传感器的型号为SHT75；液晶显示模块采用液晶显示器，液晶显示器的型号为NS12864，双口RAM的型号为IDT70V28L。

3.根据权利要求1或2所述的S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，其特征在于：S波段多普勒雷达发射机所产生5W的射频信号输入射频信号预处理电路，S波段多普勒雷达发射机所产生0dBm的射频信号输入第二射频信号检波采集模块。

4.根据权利要求1或2所述的S波段多普勒测波雷达远程实时监控系统，其特征在于：双口RAM模块与远程的上位机系统建立网络连接。