[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达系统及其操作方法，尤其是涉及一种多频多基地高频地波雷达系统及其操作方法。

背景技术

高频地波雷达利用与海面垂直极化的高频电磁波在海洋表面绕射传播衰减小的特点，能超视距探测海面上的舰船、低空飞行的飞机和导弹等运动目标；同时，利用海洋表面对高频电磁波的Bragg散射机制，能监测海面风、浪、流等海洋状态参数和信息，可实现对海洋环境大范围、高精度和全天候的实时监测，是当今世界海洋环境监测的重要工具。

1997年武汉大学电波传播实验室主持了国家九五“863计划”海洋领域的重大课题“高频地波雷达海洋环境监测技术”，成功研制出可探测200公里内海流、150公里内风浪场的高频地波雷达OSMAR2000。该系统采用“一发八收，收发共用”的天线阵，工作频率6～9MHz,距离分辨率2.5～5公里。由于受当时技术条件和器件水平的限制，OSMAR2000采用模拟三次混频、基带采样的接收方案。射频信号为6～9 MHz，经过可变频频率振荡器混频后统一为40 MHz的高中频带通信号，经过第二次混频后为1.4 MHz的低中频带通信号，最后第三次混频得到基带信号并在基带进行采样处理。

“十五”前期，武汉大学承担了国家“863”计划重大项目“远程高频地波雷达监测技术”的研究，成功研制了高频地波雷达OSMAR2003。该雷达系统采用线性调频中断连续波体制，发射天线采用高增益三元八木天线，接收天线为约120米长的8元电小天线阵。针对OSMAR2000系统功能单一、灵活性差的不足，OSMAR2003采用大动态范围无源混频器，一次混频、高中频带通采样结构。接收通道使用一次模拟变频将7～8 MHz的射频信号变为40.5 MHz的固定中频，并在高中频进行带通采样和数字正交变换。OSMAR2003系统灵活性和可靠性得到较大的改进和提高，但与真正意义上的软件无线电思想还存在一定差距。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种采用全数字发射与接收技术，具有很好的通用性和可扩展性的一种多频多基地高频地波雷达系统及其操作方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种雷达波形与时序灵活可控，可实现分时多频、单或多基地探测的一种多频多基地高频地波雷达系统及其操作方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

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。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，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。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，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。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，所述频率合成器采用数字上变频芯片实现。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，所述模拟倍频器采用模拟倍频的方法产生时钟信号。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，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。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，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。

在上述的一种多频多基地高频地波雷达系统，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。