一种Ka波段雷达波浪测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种Ka波段雷达波浪测量装置，所述装置包括了天线、环形器、Ka波段TR组件、一体化信号模块，其依次链接顺序为天线、环形器、Ka波段TR组件和一体化信号模块。该装置为工作于Ka波段的线性调频体制雷达，从回波中可提取波浪至发射点的距离、距离变化率（径向速度）、浪周期等信息。本发明专利技术所述的测量装置适用于各种恶劣环境，无需值守、探测精度高、稳定可靠，其结构轻巧，可作岸基测量和船载测量，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种Ka波段雷达波浪测量装置，所述装置包括了天线、环形器、Ka波段TR组件、一体化信号模块，其依次链接顺序为天线、环形器、Ka波段TR组件和一体化信号模块。该装置为工作于Ka波段的线性调频体制雷达，从回波中可提取波浪至发射点的距离、距离变化率（径向速度）、浪周期等信息。本专利技术所述的测量装置适用于各种恶劣环境，无需值守、探测精度高、稳定可靠，其结构轻巧，可作岸基测量和船载测量，适用范围广。【专利说明】一种Ka波段雷达波浪测量装置
本专利技术公开了一种Ka波段雷达波浪测量装置，应用于岸基或者船载的海洋动力环境参数测量，涉及雷达测量装置
。
技术介绍
目前用于波浪测量的装置多种多样，其可分为两类:接触式测量和非接触式测量。接触式测量对测量环境的要求很高，测量范围往往也很局限，特种情况下需要人员干预，提升了作业难度。非接触式测量在波浪测量中已成为主流，雷达遥感在此类装置中占有多数。比较此类装置，有适用于大范围、超视距的高频地波雷达，也有X波段海洋测量雷达。现有技术中，在雷达的测量精度和可靠性都还有进一步提高的可能性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种Ka波段雷达波浪测量装置。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案: 一种Ka波段雷达波浪测量装置，包括天线、环形器、Ka波段TR组件、一体化信号模块；所述Ka波段TR组件包括信号源、上混频滤波电路、下混频滤波电路、滤波放大电路；其中，信号源的第一输出端与一体化信号模块的第一输入端相连接，信号源的第二输出端与上混频滤波电路的第一输入端相连接，一体化信号模块的输出端与上混频滤波电路的第二输入端相连，上混频滤波电路的输出端与环形器相连接，环形器还分别与天线、下混频滤波电路的输入端相连接，下混频滤波电路的输出端与滤波放大电路的输入端相连，滤波放大电路的输出端与一体化信号模块的第二输入端相连接；信号源产生本振信号以及供一体化信号模块使用的相参信号，一体化信号模块根据相参信号产生调制信号，所述本振信号和相参信号结合，经由上混频滤波电路产生Ka波段发射信号至环形器，环形器将发射信号与接收信号进行隔离，所述Ka波段发射信号最终经过天线发射；天线接收的雷达回波信号与发射泄露信号结合，经由下混频滤波电路产生基带信号，所述基带信号经过滤波放大电路传送至一体化信号模块。作为本专利技术的进一步优选方案，所述一体化信号模块包括FPGA芯片、时钟分配芯片、DDS信号合成芯片、ADC芯片、数据存储单元以及通信单元；所述FPGA芯片分别和时钟分配芯片、DDS信号合成芯片、ADC芯片、数据存储单元、通信单元相连接，时钟分配芯片还分别和DDS信号合成芯片、ADC芯片相连接；所述时钟分配芯片和ADC芯片分别对应一体化信号模块的第一输入端和第二输入端，DDS信号合成芯片对应一体化信号模块的输出端。作为本专利技术的进一步优选方案，所述数据存储单元为SD卡或者USB闪存驱动器。作为本专利技术的进一步优选方案，所述通信单元为GPRS模块、以太网模块或者RS232 接口。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:使用Ka波段工作，大大增强了系统的抗干扰能力，使得装置可应用于恶劣环境下。天线采用了小型化设计，波束角极小，大大提高了数据的可靠性。在TR组件中采用了零中频技术，减小了系统设计的复杂度，增加了系统的稳定性。本专利技术的雷达波形设计采用了线性调频体制，从回波中可提取波浪至发射点的距离、距离变化率(径向速度)、浪周期等海洋动力环境信息。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术所述Ka波段雷达波浪测量装置的模块连接示意图。图2是一体化信号模块示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明: 本专利技术所公开的Ka波段雷达波浪测量装置包括了一体化信号模块、Ka波段TR组件、环形器以及天线。一体化信号模块基于超大规模FPGA芯片设计，其功能主要有调制信号合成、信号量化及数字信号处理、数据存储及通信；Ka波段TR组件其功能主要有产生本振信号信号、产生一体化信号模块使用的参考时钟信号、上混频放大滤波、下混频放大滤波等；环形器用于发射与接收信号的隔离；天线用于Ka波段信号的发射与接收。上述器件依次链接顺序为一体化信号模块、Ka波段TR组件、环形器和天线。如图1所示，Ka波段TR组件主要包括了信号源、上混频滤波电路、下混频滤波电路、滤波放大电路。其中信号源产生相参的本振信号和一体化信号模块使用的相参信号。本振信号与信号模块产生的调制信号经过上混频滤波放大电路产生Ka波段信号至环形器，最后通过天线发射出去。雷达回波信号经过天线接收，与发射泄露信号至混放滤波电路产生基带信号，在通过放大电路至信号模块。设计中下行部分采用了零中频技术，减小电路的复杂性，提高了可靠性。如图2, —体化信号模块主要包括了 FPGA芯片、时钟分配芯片、DDS信号合成芯片、ADC芯片、数据存数单元以及通信单元。相参时钟由Ka波段TR组件产生，该时钟与TR组件中所有信号相参，时钟通过时钟分配芯片分别供FPGA芯片、DDS信号合成芯片以及ADC芯片作为工作时钟，保证了系统的相参性。DDS信号合成芯片由FPGA芯片通过SPI进行配置，产生调频信号至TR组件。ADC芯片中模拟前端包括了滤波器、前置低噪声放大器、可控增益放大器、抗混叠滤波器以及16位ADC，量化数据送至FPGA。FPGA可根据资源评估及功能需求，选取适合的芯片。该芯片采用时钟分配芯片输出的信号作为全局时钟，可实时配置DDS输出波形。对于基带信号的处理包括了 2级抽取滤波、FFT以及嵌入了各海洋环境参数算法，可自行计算出所需要的参数。结果数据可通过存储单元存储，也可通过通信单元发送至上位机。存储单元设计兼容了 SD卡、U盘等存储设备，通信单元设计兼容了 GPRS、千兆以太网、RS232等。上面结合附图对本专利技术的实施方式作了详细说明，但是本专利技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下做出各种变化。【权利要求】1.一种Ka波段雷达波浪测量装置，其特征在于:包括天线、环形器、Ka波段TR组件、一体化信号模块；所述Ka波段TR组件包括信号源、上混频滤波电路、下混频滤波电路、滤波放大电路； 其中，信号源的第一输出端与一体化信号模块的第一输入端相连接，信号源的第二输出端与上混频滤波电路的第一输入端相连接，一体化信号模块的输出端与上混频滤波电路的第二输入端相连，上混频滤波电路的输出端与环形器相连接，环形器还分别与天线、下混频滤波电路的输入端相连接，下混频滤波电路的输出端与滤波放大电路的输入端相连，滤波放大电路的输出端与一体化信号模块的第二输入端相连接； 信号源产生本振信号以及供一体化信号模块使用的相参信号，一体化信号模块根据相参信号产生调制信号，所述本振信号和相参信号结合，经由上混频滤波电路产生Ka波段发射信号至环形器，环形器将发射信号与接收信号进行隔离，所述Ka波段发射信号最终经过天线发射；天线接收的雷达回波信号与发射泄露信号结合，经由下混频滤波电路产生基带信号，所述基带信号经过滤波放大电路传送至一体化信号模块。2.如权利要求1所述的一种Ka波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ka波段雷达波浪测量装置，其特征在于：包括天线、环形器、Ka波段TR组件、一体化信号模块；所述Ka波段TR组件包括信号源、上混频滤波电路、下混频滤波电路、滤波放大电路；其中，信号源的第一输出端与一体化信号模块的第一输入端相连接，信号源的第二输出端与上混频滤波电路的第一输入端相连接，一体化信号模块的输出端与上混频滤波电路的第二输入端相连，上混频滤波电路的输出端与环形器相连接，环形器还分别与天线、下混频滤波电路的输入端相连接，下混频滤波电路的输出端与滤波放大电路的输入端相连，滤波放大电路的输出端与一体化信号模块的第二输入端相连接；信号源产生本振信号以及供一体化信号模块使用的相参信号，一体化信号模块根据相参信号产生调制信号，所述本振信号和相参信号结合，经由上混频滤波电路产生Ka波段发射信号至环形器，环形器将发射信号与接收信号进行隔离，所述Ka波段发射信号最终经过天线发射；天线接收的雷达回波信号与发射泄露信号结合，经由下混频滤波电路产生基带信号，所述基带信号经过滤波放大电路传送至一体化信号模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆小虎，施春荣，谢军，谢向前，周涛，
申请(专利权)人：中船重工鹏力南京大气海洋信息系统有限公司，南京鹏力科技有限公司，南京鹏力系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：