专利名称：一种天气雷达接收机动态范围检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天气雷达接收机动态范围检测装置，属于接收机动态范围检测装置技术领域。
背景技术：
目前，雷达接收机动态范围表征了接收机对微弱信号的无失真还原能力，通常用 IdB增益压缩点的动态范围来表征接收机的动态范围。IdB增益压缩点动态范围的定义为 当接收机的输出功率大到产生IdB增益压缩时，输入信号的功率与可检测的最小信号或等效噪声功率之比。雷达接收机动态范围测试有机内测试和机外测试两种方法，机内测试采用频率源作为测试信号源，通过控制标定单元内部的数控衰减器改变进入接收机的信号功率，根据信号处理输出值测得接收机的动态范围。常用的机外测试方法是使用外部信号源注入射频信号到接收机前端，用频谱分析仪观测接收机的输出功率，从而测得接收机的动态范围。现有技术一采用雷达系统中的频率源输出的测试射频信号作为测试信号源，控制标定单元的10位开关和射频数控衰减器，测试信号经过10位开关和数控衰减器后进入接收机，通过调整数控衰减器的衰减量来设置进入接收机的测试信号功率，从信号处理终端测得接收机输出功率，得到IdB压缩点，从而测到接收机的动态范围，测试信号流程图如图1所示。现有技术一存在以下不足1、采用雷达系统中的标定单元控制测试信号的功率，过分依赖标定单元的数控衰减器的性能，测试结果不准确。2、通过信号处理终端观测接收机输出功率，测试结果受数字中频接收机的动态影响，结果不准确。3、测试过程中雷达系统中频率源属于射频输出状态，而射频开关隔离度偏低，对接收通道影响较大，测试结果不准确。现有技术二 使用外部射频信号源的输出信号作为测试信号，将测试信号输入保护器及LNA(LNA为低噪声放大器Low Noise Amplifier的英文缩写)，通过接收前端定向耦合器注入接收机。调整外部信号源输出信号功率，采用频谱分析仪观测接收机输出信号，得到IdB压缩点，从而测得接收机的动态范围，测试框图如图2所示。现有技术二存在以下不足1、采用外部射频信号源产生测试信号，频谱分析仪观测接收机输出信号，仪器设备成本较高，测试条件不易满足。2、对测试人员的专业技能要求较高。3、测试采用全人工操作，效率低，操作不方便，引入的人为误差较大。4、测试完成后不能直接生成测试报告。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种天气雷达接收机动态范围检测装置，其能够在测试接收机动态范围时，将射频输出处于关断状态，降低雷达系统对接收通道的影响，同时降低测试成本及对测试人员专业技能的要求，提高测试结果的准确性，能够实现智能化测试，自动生成测试报告，提高测试效率，能有效的解决上述现有技术存在的问题。为了实现上述目的，本实用新型解决技术问题采用的技术方案是提供一种天气雷达接收机动态范围检测装置，其包括数模转化器、数字下频处理模块和VPX总线接口 (VPX为交叉连接设备)，所述数模转化器的输出端与数字下频处理模块的输入端相连，所述数字下频处理模块包括混频处理模块、低通滤波模块和抽取模块，混频处理模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连，低通滤波模块的输出端与抽取模块的输入端相连，所述数字下频处理模块的输出端与VPX总线接口输入端相连。作为一种优选方式，其中数字下频处理模块采用FPGA芯片，型号为EP2S60。与现有技术相比，本实用新型带来的有益效果为该实用新型天气雷达接收机动态范围检测装置采用VPX总线，可靠性好；全数字化处理、精度高、稳定性好；全自动测试流程，无需人工干预。本实用新型天气雷达接收机动态范围检测装置具体具备以下优点1、采用高速高精度AD采样，全数字化处理，动态范围结果判别采用优化算法，提高了接收机动态范围测试结果的准确性；2、接收机动态范围测试采用一键式测量，只需点击终端软件测试按钮，程序自动完成动态范围测试，无需人工干预，避免了人为误差的同时也提高了测试效率；3、测试完成后直接生成测试报告、并参照大量雷达测试、检修人员的经验数据，结合雷达系统结构对测试中不合格项产生的原因进行简要剖析，给出检修建议，方便操作人员快速修复雷达故障。

由以下本实用新型中较佳具体实施例的细节描述，可以对本实用新型的目的、观点及优点有更清楚的理解，同时参考下列本实用新型的附图加以说明图1为现有技术1的测试信号流程图；图2为现有技术2的测试信号流程图；图3为本实用新型的检测装置的结构框图；图4为本实用新型中的数字下变频信号流程图。
具体实施方式
本实用新型的上述技术方案及其优点，不难从下述所选实施例的详细说明与附图中，获得深入了解。如图3、图4所示，实施例，该天气雷达接收机动态范围检测装置包括数模转化器、 数字下频处理模块和VPX总线接口，所述数模转化器的输出端与数字下频处理模块的输入端相连，所述数字下频处理模块包括混频处理模块、低通滤波模块和抽取模块，混频处理模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连，低通滤波模块的输出端与抽取模块的输入端相连，所述数字下频处理模块的输出端与VPX总线接口输入端相连。所述数字下频处理模块的核心为ALTERA公司的FPGA芯片(FPGA为现场可编程门阵列Field Programmable Gata Array的缩写)，型号为EP2S60。 数模转化器中的A/D转化器采用高速高精度ADC芯片AD9446，最大采样率可达 lOOMsps，采样精度16位，SFDR高达89dB，典型信噪比为83dB，有效提升了系统灵敏度和线性动态范围，保证了测量精度。中频回波信号经A/D直接采样后，输出二进制补码格式的16
位数字量。 数字下变频处理以ALTERA公司超大规模FPGA芯片EP2S60为核心，结合外部 SRAM (SRAM是英文Static Random-Access Memory的缩写，它是一种具有静志存取功能的内存)和DRAM (DRAM是Dynamic Random-Access Memory的缩写，即动态随机存储器)，实现实时高精度并行处理。数字下变频处理主要由NCO混频(NC0为数字控制振荡器numerical controlled oSciIlator 的缩写)、CIC 梳状滤波(CIC 是补偿电离室 Compensated Ionization Chamber的缩写)、FIR抽取滤波器(FIR是有限脉冲响应Finite Impulse Response的缩写)等部分组成。所述数字下变频信号流程图见附图4。ADC输出的并行数字信号与FPGA内部集成的NCO进行数字混频得到零中频信号，经过CIC滤波器和FIR滤波器滤波抽取处理后，得到基带IQ信号，以满足后端处理器处理速度和VPX总线传输速率要求。由于数字下变频处理完全采用FPGA可编程方式实现，不受环境因素影响，灵活性高。数字下变频结果经VPX总线输出至终端处理器进行数据分析和结果显示。VPX总线是近几年为满足更大数据带宽和更强散热能力的要求下产生的一种新的总线规范，VPX全部采用的MultiGig RT2连接器具有连接紧密、插入损耗小、和误码率低等优点，通过结合REDI (实时数据智能)构成的VPX-REDI平台可满足苛刻环境和大带宽的工作需求。VPX支持多种并行和串行传输协议，主要包括VME64X和PCI并行总线协议。为解决与CPCI (德国西匹兹)和传统VME产品(VME为虚拟机环境Virtual Machine Enviroment 的缩写)的兼容问题，VPX还允许采用了一种同时带有各种标准插槽的混合式背板结构，这样在系统升级的时候仍可以保留大部分现有模块。终端软件通过VPX总线实时获取IQ数据，采用多次平均算法和噪声阀值判别算法，并结合气象雷达方程和系统常数，计算得出当前注入信号的反射率值。然后步进衰减射频信号源输出功率，得到相应的反射率值，以此循环直到衰减到最大量程，测试结束。终端根据计算得到的该组反射率值，采用最小二乘法拟合出接收机的动态范围曲线，计算出斜率、方差、动态范围等结果，形成测试报告，并给出检测意见。能够实现以下主要技术指标1、ADC 精度16 位，100MSPS 采样率2、中频输入带宽彡IOMHz3、I/Q 数据位宽32bits4、中频测试范围_85 +15dbm ；5、动态范围测试误差彡2dB ；因此，根据上述结构描述得到的该实用新型天气雷达接收机动态范围检测装置具备以下优点[0041]1、采用高速高精度AD采样，全数字化处理，动态范围结果判别采用优化算法，提高了接收机动态范围测试结果的准确性；2、接收机动态范围测试采用一键式测量，只需点击终端软件测试按钮，程序自动完成动态范围测试，无需人工干预，避免了人为误差的同时也提高了测试效率；3、测试完成后直接生成测试报告、并参照大量雷达测试、检修人员的经验数据，结合雷达系统结构对测试中不合格项产生的原因进行简要剖析，给出检修建议，方便操作人员快速修复雷达故障。如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述本实用新型的较佳实施例仅用于帮助了解本实用新型的实施，本实用新型不限于上述实施方式，本领域普通技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。
权利要求1.一种天气雷达接收机动态范围检测装置，其特征在于包括数模转化器、数字下频处理模块和VPX总线接口，所述数模转化器的输出端与数字下频处理模块的输入端相连， 所述数字下频处理模块包括混频处理模块、低通滤波模块和抽取模块，混频处理模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连，低通滤波模块的输出端与抽取模块的输入端相连，所述数字下频处理模块的输出端与VPX总线接口输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种天气雷达接收机动态范围检测装置，其特征在于数字下频处理模块采用FPGA芯片，型号为EP2S60。
专利摘要本实用新型公开了一种天气雷达接收机动态范围检测装置，其包括数模转化器、数字下频处理模块和VPX总线接口，所述数模转化器的输出端与数字下频处理模块的输入端相连，所述数字下频处理模块包括混频处理模块、低通滤波模块和抽取模块，混频处理模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连，低通滤波模块的输出端与抽取模块的输入端相连，所述数字下频处理模块的输出端与VPX总线接口输入端相连。本实用新型能够在测试接收机动态范围时，将射频输出处于关断状态，降低雷达系统对接收通道的影响，同时降低测试成本及对测试人员专业技能的要求，提高测试结果的准确性，能够实现智能化测试，自动生成测试报告，提高测试效率。
文档编号G01S7/40GK202119904SQ201120213708
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者何建新 申请人:何建新, 成都信息工程学院, 成都远望科技有限责任公司