[发明专利]一种多频多基地高频地波雷达系统及其操作方法

权利要求书

1.一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，包括模拟分机、数字分机、超高稳时间频率标准器、功率放大器、发射天线、接收天线和GPS天线；所述模拟分机分别与接收天线、功率放大器、超高稳时间频率标准器以及数字分机连接；所述发射天线、功率放大器和模拟分机依次连接；所述GPS天线、超高稳时间频率标准器和模拟分机依次连接；所述数字分机与超高稳时间频率标准器连接。

2.根据权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述模拟分机包括频率合成器、模拟放大滤波组件、模拟倍频器和多通道模拟接收前端；所述频率合成器分别与功率放大器、多通道模拟接收前端以及模拟放大滤波组件连接；所述模拟放大滤波组件通过功率放大器与发射天线连接；所述接收天线通过多通道模拟接收前端与数字分机连接；所述模拟倍频器通过超高稳时间频率标准器与上述GPS天线连接，该模拟倍频器还分别与数字分机以及频率合成器连接。

3.根据权利要求2所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述数字分机包括多通道数据采集及处理板卡、同步控制板卡和工控计算机；所述多通道数据采集及处理板卡分别与模拟倍频器、多通道模拟接收前端、同步控制板卡以及工控计算机连接；所述同步控制板卡分别与模拟倍频器、超高稳时间频率标准器、频率合成器以及工控计算机连接。

4.根据权利要求3所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述频率合成器采用数字上变频芯片实现。

5.根据权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述模拟倍频器采用模拟倍频的方法产生时钟信号。

6.根据权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述模拟接收前端采用无需混频的多级宽带程控跟踪滤波方案。

7.根据权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述多通道数据采集及处理板卡包括FPGA芯片，以及分别与FPGA芯片连接的ADC芯片、DSP芯片和PCI接口芯片。

8.根据权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述同步控制板卡包括FPGA芯片，以及分别与FPGA芯片连接的ARM芯片、DPRAM 芯片和PCI接口芯片；所述DPRAM 芯片还与ARM芯片连接。

9.根据权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统，其特征在于，所述超高稳时间频率标准器通过GPS驯服低相噪超高稳晶振提供时间频率标准，与模拟倍频器相连为整个系统提供频率标准，与同步控制板卡相连为整个系统提供时间标准。

10.一种权利要求1所述的一种多频多基地高频地波雷达系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，系统上电后，超高稳时间频率标准器输出固定参考时钟给模拟倍频器，模拟倍频器经模拟倍频输出M兆赫兹的时钟，为多通道数据采集及处理板卡、同步控制板卡和频率合成器提供统一的工作时钟；

步骤2，工控计算机将采集参数下载到多通道数据采集及处理板卡，并将发射时序参数、模拟接收前端参数、发射波形参数、工作模式参数、触发脉冲参数下载到同步控制板卡；同步控制板卡利用工作模式参数和触发脉冲参数完成初始化并分发发射时序参数、模拟接收前端参数、发射波形参数到频率合成器；频率合成器利用发射时序参数和发射波形参数完成初始化并配置模拟接收前端参数到多通道模拟接收前端；

步骤3，同步控制板卡接收并解析通过GPS天线接收的GPS信息，提取UTC时间，与定时时间比较产生定时标志；当工作模式为单基地时，同步控制板卡忽略定时标志，由工控计算机触发其产生同步控制脉冲，当工作模式为双/多基地时，由定时标志和工控计算机共同触发其产生同步控制脉冲；

步骤4，频率合成器由步骤3中的同步控制脉冲触发并根据发射时序参数和发射波形参数产生一定时序的特定波形信号，并产生一系列的时序信号控制模拟放大滤波组件和多通道模拟接收前端；发射信号经模拟放大滤波组件调理后，再经功率放大后送至发射天线，由发射天线将信号发射；

步骤5，接收天线接收回波信号经多通道模拟接收前端滤波放大后，多通道数据采集及处理板卡由步骤3中的同步控制脉冲触发进行射频直接采样，然后进行数字下变频输出I/Q基带数据，再经脉冲压缩和射频干扰抑制得到距离谱数据，最后通过相干累积获得目标距离多普勒信息后传输给工控计算机。