[發明專利]一種多頻多基地高頻地波雷達系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201210174165.1
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102707263A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 萬顯榮;方亮;柯亨玉;程豐;龔子平;饒云華
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，包括模擬分機、數字分機、超高穩時間頻率標準器、功率放大器、發射天線、接收天線和GPS天線；所述模擬分機分別與接收天線、功率放大器、超高穩時間頻率標準器以及數字分機連接；所述發射天線、功率放大器和模擬分機依次連接；所述GPS天線、超高穩時間頻率標準器和模擬分機依次連接；所述數字分機與超高穩時間頻率標準器連接。

2.根據權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述模擬分機包括頻率合成器、模擬放大濾波組件、模擬倍頻器和多通道模擬接收前端；所述頻率合成器分別與功率放大器、多通道模擬接收前端以及模擬放大濾波組件連接；所述模擬放大濾波組件通過功率放大器與發射天線連接；所述接收天線通過多通道模擬接收前端與數字分機連接；所述模擬倍頻器通過超高穩時間頻率標準器與上述GPS天線連接，該模擬倍頻器還分別與數字分機以及頻率合成器連接。

3.根據權利要求2所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述數字分機包括多通道數據采集及處理板卡、同步控制板卡和工控計算機；所述多通道數據采集及處理板卡分別與模擬倍頻器、多通道模擬接收前端、同步控制板卡以及工控計算機連接；所述同步控制板卡分別與模擬倍頻器、超高穩時間頻率標準器、頻率合成器以及工控計算機連接。

4.根據權利要求3所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述頻率合成器采用數字上變頻芯片實現。

5.根據權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述模擬倍頻器采用模擬倍頻的方法產生時鐘信號。

6.根據權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述模擬接收前端采用無需混頻的多級寬帶程控跟蹤濾波方案。

7.根據權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述多通道數據采集及處理板卡包括FPGA芯片，以及分別與FPGA芯片連接的ADC芯片、DSP芯片和PCI接口芯片。

8.根據權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述同步控制板卡包括FPGA芯片，以及分別與FPGA芯片連接的ARM芯片、DPRAM?芯片和PCI接口芯片；所述DPRAM?芯片還與ARM芯片連接。

9.根據權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統，其特征在于，所述超高穩時間頻率標準器通過GPS馴服低相噪超高穩晶振提供時間頻率標準，與模擬倍頻器相連為整個系統提供頻率標準，與同步控制板卡相連為整個系統提供時間標準。

10.一種權利要求1所述的一種多頻多基地高頻地波雷達系統的操作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，系統上電后，超高穩時間頻率標準器輸出固定參考時鐘給模擬倍頻器，模擬倍頻器經模擬倍頻輸出M兆赫茲的時鐘，為多通道數據采集及處理板卡、同步控制板卡和頻率合成器提供統一的工作時鐘；

步驟2，工控計算機將采集參數下載到多通道數據采集及處理板卡，并將發射時序參數、模擬接收前端參數、發射波形參數、工作模式參數、觸發脈沖參數下載到同步控制板卡；同步控制板卡利用工作模式參數和觸發脈沖參數完成初始化并分發發射時序參數、模擬接收前端參數、發射波形參數到頻率合成器；頻率合成器利用發射時序參數和發射波形參數完成初始化并配置模擬接收前端參數到多通道模擬接收前端；

步驟3，同步控制板卡接收并解析通過GPS天線接收的GPS信息，提取UTC時間，與定時時間比較產生定時標志；當工作模式為單基地時，同步控制板卡忽略定時標志，由工控計算機觸發其產生同步控制脈沖，當工作模式為雙/多基地時，由定時標志和工控計算機共同觸發其產生同步控制脈沖；

步驟4，頻率合成器由步驟3中的同步控制脈沖觸發并根據發射時序參數和發射波形參數產生一定時序的特定波形信號，并產生一系列的時序信號控制模擬放大濾波組件和多通道模擬接收前端；發射信號經模擬放大濾波組件調理后，再經功率放大后送至發射天線，由發射天線將信號發射；

步驟5，接收天線接收回波信號經多通道模擬接收前端濾波放大后，多通道數據采集及處理板卡由步驟3中的同步控制脈沖觸發進行射頻直接采樣，然后進行數字下變頻輸出I/Q基帶數據，再經脈沖壓縮和射頻干擾抑制得到距離譜數據，最后通過相干累積獲得目標距離多普勒信息后傳輸給工控計算機。