一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，涉及雷达信号采集技术领域。其弥补了现有雷达信号采集装置不具备多通道同步数字信道化采集功能的不足。该基于数字信道化技术的多通道雷达信号采集装置，包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA、9路模数转换器和多路时钟发生器，9路模数转换器平均分布于第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA的输入端，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上总共设计有9条信道化采集通道，第一FPGA为主处理芯片，第二FPGA和第三FPGA为从处理芯片，第一FPGA通过差分总线及GPIO信号为第二FPGA和第三FPGA提供同步采集信号，可实现9路800MHz瞬时带宽的雷达中频信号的同步数字信道化采集，信道化处理的结果通过高速串行总线输出，便于后续信号处理。

Multi channel radar signal acquisition device based on Digital Channelization

The invention discloses a multi-channel radar signal acquisition device based on Digital Channelization, which relates to the technical field of radar signal acquisition. The utility model makes up for the deficiency of the existing radar signal acquisition device which does not have the multi-channel synchronous digital channelized acquisition function. Multi channel radar signal acquisition device based on the Digital Channelization technology, including the first FPGA, second FPGA, third FPGA, 9 analog-to-digital converter and multi clock generator input 9 analog to digital converter is distributed evenly in the first FPGA, second FPGA and third FPGA, the first FPGA, second FPGA and third FPGA total design 9 channel acquisition channel, the first main processing chip FPGA, second FPGA and third FPGA from the first FPGA chip, through differential bus and provides an GPIO signal synchronous acquisition signal is second FPGA and third FPGA, can achieve 9 800MHz instantaneous bandwidth of radar IF signal synchronous digital channel acquisition, processing channel the results through high-speed serial bus output, for subsequent signal processing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达信号采集
，具体涉及一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置。
技术介绍
雷达电磁辐射信号的接收和处理，是电子对抗及被动制导领域的关键技术和研究热点，随着现代电子技术的高速发展，新体制雷达不断出现，雷达为提高自身工作性能及干扰对抗能力，普遍采取了扩展工作频率、频率捷变、频率分集、脉内调制等多项措施，并且配备雷达诱饵。为适应雷达技术的变化，被动制导系统需要有更高的要求，为实现对多部雷达信号的跟踪以及识别诱饵雷达，很多被动制导系统采用了基于阵列信号处理的空间谱估计技术，为配合阵列测向技术的实现，被动制导系统需要具备多通道雷达信号的同步采集功能。目前常见的雷达信号采集装置，普遍存在瞬时带宽小、通道数量少、通道间同步能力差等缺点，一定程度上影响了被动制导系统的测向性能。典型的基于数字信道化技术的多通道宽带数字接收机，使用多路高速A/D器件完成射频信号的数字化，在FPGA内完成多路数字信号的信道化处理，然后进行雷达信号识别及特征参数提取，得到所需要的各种信息，并将这些信息进行存储，通过高速串行接口传输到后级信号处理器，通过运算得到目标雷达的相关信息。如图1所示，专利名称为一种典型的雷达信号采集装置的中国专利(专利号：CN204215243U)公开了一种雷达信号采集装置，该雷达信号采集装置通过微波下变频单元、中频信号接收单元将雷达信号转换为中频信号，然后使用A/D及FPGA对雷达信号进行数字信道化处理，最后将处理结果通过PCIE总线传输到计算机进行处理和显示。现有技术方案中存在如下不足：(1)现有基于数字信道化技术的雷达信号采集装置，大多不具备多通道同步采集功能，无法满足空间谱估计测向等应用场合。(2)基于PCIE总线的数据传输，实时性差，无法满足密集雷达脉冲信号的实时处理需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足，提出了一瞬时带宽大、接收通道多、通道间同步精度高以及数据处理实时性好的一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置。本专利技术具体采用如下技术方案：一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA、9路模数转换器和多路时钟发生器，9路模数转换器平均分布于第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA的输入端，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上总共设计有9条信道化采集通道，第一FPGA为主处理芯片，第二FPGA和第三FPGA为从处理芯片，第一FPGA通过差分总线及GPIO信号为第二FPGA和第三FPGA提供同步采集信号。优选地，所述9条采集通道中包括1条主采集通道和8条从采集通道，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA中均设计有3条采集通道，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上分别连接有3路模数转换器。优选地，所述主采集通道位于第一FPGA内。优选地，所述第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA对输入信号进行数字信道化处理，第一FPGA还包括对系统时钟的配置，对主采集通道的信道化检测并为从采集通道提供同步信号。优选地，9路模拟中频信号输入该装置，经信号调理电路后送入模数转换器转换为数字中频信号，9路数字中频信号在FPGA中并行完成64道信道化处理，选择1路信号进入主采集通道，并对其信道化处理后的基带信号进行信道检测，提取雷达脉冲的脉宽、到达时间和载频参数，其余8路信号分别进入从采集通道，主采集通道对其余8条从采集通道提供信道化同步信号，用于实现9条采集通道的信道化同步，经信道化检测后的9路有效雷达脉冲信号，分别存储在第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA的FIFO中，检测到脉冲上升沿时开始存储，检测到脉冲下降沿或者存储空间满后停止存储，然后将本次采集的脉冲信号输出，此后继续下一个雷达脉冲的检测。优选地，所述模数转换器的采样时钟由锁相环路产生，采样时钟经时钟缓冲器后分为5路差分时钟信号，5路差分时钟信号分别经过延时器后作为模数转换器的采样时钟。优选地，选取所述主采集通道进行检测，主采集通道中频信号经信道化处理后输出32个子信道，对32个子信道进行脉冲检测，当在某个子信道检测到有效脉冲信号上升沿时，将脉冲所在的信道编号、脉冲存储FIFO编号参数发送给其它8个从采集通道，并通过GPIO信号提供脉冲同步存储信号，8个从采集通道根据脉冲同步信息，将有效脉冲数据存入数据缓存，当检测到脉冲结束时，给从采集通道提供有效FIFO编号和同步存储结束信号，并同步启动9个采集通道信道化数据的输出传输。优选地，所述数据的输出传输采用高速串行总线，基于第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA中的GTX高速收发器进行数据传输，每一个第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA均使用8个GTX发送器发送数据。本专利技术具有的有益效果是：基于模数转换器及FPGA阵列实现雷达信号的多通道数字信道化接收，瞬时接收带宽800MHz，各信道化接收通道实现严格的同步，经多通道数字信道化接收处理后的雷达基带信号通过高速串行接口传输到后续信号处理单元，保证后续信号处理及测向的同步需求；本装置具有瞬时带宽大、接收通道多、通道间同步精度高、数据处理实时性好等特点，非常适合于对宽带雷达目标被动阵列测向的应用场合。附图说明图1为一种基于数字信道化的宽带信号采集器结构示意图；图2为该基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置结构示意图；图3为A/D采样时钟同步方案示意图；图4为信道化同步示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：FPGA:(Field－ProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列。FIFO：(FirstInputFirstOutput)，先入先出队列。GPIO：(General-PurposeInput/OutputPorts)，通用I/O端口。A/D：(Analog-to-DigitalConverter)，模数转换器。如图2所示，一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA、9路模数转换器(A/D)和多路时钟发生器，9路模数转换器平均分布于第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA的输入端，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上总共设计有9条信道化采集通道，第一FPGA为主处理芯片，第二FPGA和第三FPGA为从处理芯片，第一FPGA通过差分总线及GPIO信号为第二FPGA和第三FPGA提供同步采集信号。9条采集通道中包括1条主采集通道和8条从采集通道，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA中均设计有3条采集通道，其中，主采集通道位于第一FPGA内，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上分别连接有3路模数转换器。第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA对输入信号进行数字信道化处理，第一FPGA还包括对系统时钟的配置，对主采集通道的信道化检测并为从采集通道提供同步信号。9路模拟中频信号输入该装置，经信号调理电路后送入模数转换器转换为数字中频信号，9路数字中频信号在FPGA中并行完成64道信道化处理，选择1路信号进入主采集通道，并对其信道化处理后的基带信号进行信道检测，提取雷达脉冲的脉宽、到达时间和载频参数，其余8路信号分别进入从采集通道，主采集通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，其特征在于，包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA、9路模数转换器和多路时钟发生器，9路模数转换器平均分布于第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA的输入端，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上总共设计有9条信道化采集通道，第一FPGA为主处理芯片，第二FPGA和第三FPGA为从处理芯片，第一FPGA通过差分总线及GPIO信号为第二FPGA和第三FPGA提供同步采集信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，其特征在于，包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA、9路模数转换器和多路时钟发生器，9路模数转换器平均分布于第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA的输入端，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上总共设计有9条信道化采集通道，第一FPGA为主处理芯片，第二FPGA和第三FPGA为从处理芯片，第一FPGA通过差分总线及GPIO信号为第二FPGA和第三FPGA提供同步采集信号。2.如权利要求1所述的一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，其特征在于，所述9条采集通道中包括1条主采集通道和8条从采集通道，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA中均设计有3条采集通道，第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA上分别连接有3路模数转换器。3.如权利要求2所述的一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，其特征在于，所述主采集通道位于第一FPGA内。4.如权利要求1或3所述的一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，其特征在于，所述第一FPGA、第二FPGA和第三FPGA对输入信号进行数字信道化处理，第一FPGA还包括对系统时钟的配置，对主采集通道的信道化检测并为从采集通道提供同步信号。5.如权利要求4所述的一种基于数字信道化的多通道雷达信号采集装置，其特征在于，9路模拟中频信号输入该装置，经信号调理电路后送入模数转换器转换为数字中频信号，9路数字中频信号在FPGA中并行完成64道信道化处理，选择1路信号进入主采集通道，并对其信道化处理后的基带信号进行信道检测，提取雷达脉冲的脉宽、到达时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立功，何鹏，郝绍杰，赵新明，韩俊辉，王国栋，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37