專利名稱：區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于雷達信號記錄和傳輸處理裝置領域。
在對寬帶的雷達信號進行記錄、傳輸過程中，需對雷達信號進行帶寬的壓縮和恢復處理。在許多應用場合，所處理的雷達信號包括了大量無用的雷達覆蓋區(qū)域(如陸地區(qū)域)，這勢必要影響有效處理區(qū)域的處理效果，使可實現(xiàn)的最大壓比和處理距離的矛盾難以解決。現(xiàn)有的非相參脈沖體制雷達信號的頻帶壓縮主要是利用CCD或RAM器件存貯雷達信號，并通過改變信號存貯時的讀、寫速率實現(xiàn)的。信號處理范圍從零距離開始，信號處理的時鐘和壓比是固定不變的。信號頻帶可壓縮的倍數(shù)取決于雷達脈沖重復周期與所需處理的雷達信號的距離范圍之比。這樣，對于處理信號的距離范圍，信號頻帶的壓比就受到-定的限制。因此，目前用于雷達信號記錄與傳輸?shù)睦走_信號處理器(或稱雷達信號復用設備MUX/DMUX)，由于對雷達信號的處理是由零距離開始的，對于遠距離的目標回波信號或對于大帶寬的雷達信號就很難被通用電視傳輸設備傳輸或被普通家用錄像機記錄。
本實用新型的目的是克服上述雷達信號頻帶壓縮設備的缺點。區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器采用了區(qū)域設置，通過對處理區(qū)域的預置，將頻帶處理范圍集中于所關心的雷達覆蓋區(qū)域；采用了壓比自適應控制，實現(xiàn)了頻帶壓比的自動調整，保證了以最大可實現(xiàn)的頻帶壓比對雷達信號進行頻帶壓縮，有效地解決了信號頻帶壓縮倍數(shù)與雷達脈沖重復周期和信號處理范圍間的矛盾。對于窄脈沖(大帶寬)雷達信號，在遠距離的處理區(qū)域上，能夠比已有技術得到更大的頻帶壓縮比，從而，可在通用電視信號傳輸設備上或記錄設備上，在雷達的全部探測區(qū)域上對所關心的區(qū)域實現(xiàn)高質量的信號選擇性傳輸和記錄。同時，由于采用了區(qū)域選擇和控制，去除了不需要的雷達回波信號，壓縮了傳輸、記錄以及數(shù)據處理的容量。本實用新型還根據脈沖重復周期、脈沖寬度和預置的處理區(qū)域范圍，進行壓比的自適應控制和時鐘頻率的自適應選擇，從而保證在實現(xiàn)傳輸和記錄所需要的頻帶前提下，獲得最大的處理范圍。此外，本實用新型的雷達信號輸入輸出接口可實現(xiàn)與多種岸、船雷達相配接；RS232標準的串行接口可與微機或電子海圖信息系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)雷達參數(shù)和記錄與傳輸區(qū)域的自動設置。
本實用新型的技術解決方案為區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器是由箱體〔III〕，前面板〔I〕，后蓋板〔II〕及裝在箱體內若干塊帶有電子線路及電子元器件的插板所組成，具有雷達信號輸入接口電路〔A6〕，組合視頻輸出接口電路〔A7〕。頻帶壓縮處理器具有頻帶壓縮自適應控制器〔A1〕，波門產生器〔A2〕產生各種波門，時鐘產生器〔A3〕，產生各種控制時鐘，頻帶壓縮電路〔A4〕，信道碼產生電路〔A5〕，區(qū)域控制和雷達參數(shù)設置器〔A8〕及方位信號處理器〔A9〕，見附圖3。在箱體〔III〕內插板〔3-1〕，〔3-2〕上裝有信道碼產生電路〔A5〕，方位信號處理器〔A9〕，插板〔3-3〕，〔3-4〕上裝有頻帶壓縮自適應控制器〔A1〕，插板〔3-5〕上裝有波門和時鐘產生器〔A2〕，〔A3〕，插板〔3-6〕上裝頻帶壓縮電路〔A4〕，插板〔3-7〕為測試板箱體中右側面裝有電源〔3-8〕，見附

圖1。電路板〔3-10〕裝有區(qū)域控制和雷達參數(shù)設置〔A8〕，它與前面板〔I〕上數(shù)據預置碼盤〔1-3〕相連接。前面板〔I〕上裝有時間顯示器〔1-1〕，時間預置和校準鍵〔1-2〕，數(shù)據預置碼盤〔1-3〕，見附圖2。
頻帶壓縮電路〔A4〕具有雷達視頻信號A/D轉換器〔A4-1〕視頻數(shù)據存貯器〔A4-2〕、〔A4-3〕，地址產生器〔A4-4〕，數(shù)據選通器〔A4-5〕、〔A4-7〕，〔A4-8〕，D/A轉換器及組合視頻產生器〔A4-6〕組成，A/D，D/A轉換器采用KSV3110芯片，見附圖5。
頻帶壓比自適應控制器〔A1〕是由單片機數(shù)據處理和控制器〔A1-1〕，同步脈沖周期檢測器〔A1-2〕，數(shù)據存貯器〔A1-3〕，數(shù)據緩沖器〔A1-4〕，〔A1-5〕組成，見附圖4，單片機數(shù)據處理和控制器〔A1-1〕是由單片機，程序存貯器和雷達參數(shù)預置數(shù)據存貯器EEPROM組成，見附圖4、7。
雷達信號如雷達的方位信號a2，同步信號b2，視頻信號c2經雷達輸入接口電路〔A6〕進行幅度、極性和阻抗匹配處理后輸入，其中，方位信號a2經方位信號處理器〔A9〕編碼后送信道碼產生器〔A5〕；同步脈沖b2經隔離放大處理后為信號f2，它一路被送〔A1〕中的脈沖重復周期檢測器〔A1-2〕，另一路送入波門產生器〔A3〕；雷達視頻信號c2經隔離放大處理后為g2，送入頻帶壓縮和組合視頻產生器〔A4〕，在波門和時鐘的控制下完成對雷達視頻信號的頻帶壓縮。
1.雷達信號頻帶壓縮處理中壓比的自適應控制電路對于不同脈沖重復頻率F有不同的脈沖寬度，可以針對不同的脈寬采用不同的壓比，以保證獲得最大的信號傳輸和記錄范圍的要求。同步脈沖周期檢測電路〔A1-2〕是由同步脈沖作清零和計數(shù)控制，計數(shù)時鐘頻率為2MHZ，重復周期T檢測精度為0.5μs。通過〔A1-2〕檢測出當前雷達脈沖重復周期T或重復頻率F，送入壓比自適應控制器〔A1-1〕，〔A1-1〕中的單片機從接口〔A1-4〕讀取由區(qū)域控制和雷達參數(shù)設置器〔A8〕輸入的數(shù)據，數(shù)據包括雷達脈沖重復周期F，脈沖寬度τ，設置的雷達信號處理區(qū)域Rmax、Rmin、Bmax、Bmin，并滿足信號傳輸與記錄帶寬要求的信號帶寬為B0，則依據如下關系計算壓比，信號量化時鐘頻率fs≥2B(取 )壓比N≥No， ；處理距離 其中 B0——滿足信號傳輸和記錄帶寬要求的信號帶寬C——電波傳播速度(M/μs)TD——數(shù)據所占時間(μs)tain——處理區(qū)域的最小距離所對應的時延(μs)Rpmax——可實現(xiàn)的處理的最大區(qū)域(M)F和τ之間的關系由前面板人工置入。
〔A1-1〕根據F、τ的關系及τ與信號帶寬的關系以及B0確定自適應壓比N0并根據Rmax和Rmin進一步確定壓比Ni和信號量化時鐘編碼CODECK，保證以最小的壓比和最低的量化時鐘頻率，實現(xiàn)最大距離范圍的信號頻帶壓縮處理。
2.處理區(qū)域的設置設希望處理的最大徑向距離為Rmax，最小為Rmin當｜Rmax-Rmin｜≤Rmax時；信號處理范圍小于所能實現(xiàn)處理的最大區(qū)域的徑向距離R0max，可實現(xiàn)更大比例的信號頻帶壓縮。而當｜Rmax-Rmin｜＞Rpmax時，則相應減小壓比N，這一判別和計算由〔A1-1〕完成。
處理區(qū)域的預置可以用兩種方式進行(1)對固定形狀的區(qū)域預置是通過前面板〔I〕上的數(shù)據碼盤〔1-3〕而設置的，可設定最大，最小方位Bmax、Bmin，最大、最小距離Rmax，Rmin，這個碼盤與〔A8〕連接，所以也是脈沖重復頻率F和脈沖寬度τ的輸入器(2)任意形狀的區(qū)域設置，可通過RS232接口直接在微機(或電子海圖顯示器)上設置。所需數(shù)據經串行接口送信號處理器的壓比自適應控制器〔A1-1〕，它將把這些數(shù)據按方位由小到大的順序存入數(shù)據存貯器〔A1-3〕，〔A1-1〕與雷達天線方位同步地將這些數(shù)據取出，控制信號的頻帶壓縮處理。
3.雷達信號的頻帶壓縮處理電路頻帶壓縮處理電路〔A4〕在控制波門信號和時鐘信號的控制下在〔A4-1〕中實現(xiàn)對雷達視頻信號的快速A/D轉換。慢速的D/A轉換在〔A4-6〕中進行，從而實現(xiàn)頻帶壓縮。來自雷達輸入接口電路〔A6〕的視頻信號和來自信道碼產生電路〔A5〕的信道碼d4，來自時鐘產生電路〔A3〕的A/D和D/A轉換的時鐘K〔2-1〕，K〔2-2〕，來自波門產生電路〔A2〕的控制波門j〔2-1〕，j〔2-3〕，進入〔A4〕中的A/D、D/A轉換器KSV3110，〔A4〕在波門和時鐘控制下完成對雷達視頻信號的壓縮，壓縮后的視頻信號與信道碼d4合成產生組合視頻信號I2經組合視頻信號輸出接口〔A7〕輸出，送入傳輸信號設備或記錄設備，見附圖5、6。
本實用新型可根據雷達脈沖重復周期和處理區(qū)域間距離自動選取頻帶壓縮倍數(shù)，確保以最適當?shù)膲罕葘走_信號進行處理，頻帶壓縮倍數(shù)大，可實現(xiàn)用普通家用錄相機高質量地記錄雷達信號和占用比電視信號窄的帶寬傳輸雷達信號，雷達信號的區(qū)域設置可用設備面板硬設置和計算機設置兩種方式設置，改變雷達信號的處理區(qū)域，從而可實現(xiàn)對遠區(qū)目標的高質量記錄和傳輸?？梢粰C多用兼作雷達信號的有線或無線傳輸和記錄的信號合成與分離設備。設備成本低，功能強、效益高，記錄時間長。
附圖1是區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器結構裝配圖附圖2是頻帶壓縮處理器前面板構造圖附圖3是頻帶壓縮處理器的電路構成框圖附圖4是壓比自適應控制電路〔A1〕構成框圖附圖5是頻帶壓縮電路〔A4〕構成框圖附圖6是頻帶壓縮電路〔A4〕電子線路原理圖附圖7是壓比自適應控制電路〔A1〕電子線路原理圖下面是本實用新型的一個實施例，結合附圖詳細說明其細節(jié)。
區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器〔A〕實現(xiàn)雷達信號的頻帶壓縮和信號合成處理。壓比自適應控制器〔A1〕中的單片機〔A1-1〕經接口〔A1-4〕讀取由控制區(qū)域預置器〔A8〕輸入的F、τ、Rmax、Rmin、Bmax和Bmin，數(shù)據脈沖重復周期檢測器〔A1-2〕檢測出脈沖重復周期T并將此值送〔A1-1〕，〔A1-1〕根據這些參數(shù)計算出滿足傳輸和記錄帶寬要求的壓比N0和對應的最大處理距離R0max，及不同壓比Ni所對應的最大處理距離Rimax。這些壓比控制參數(shù)經編碼接口電路〔A1-5〕分別送到波門產生器〔A2〕和時鐘產生器〔A3〕。同時，〔A1-1〕也將壓比N和處理區(qū)域起始距離Rmin經〔A1-5〕編碼送信道碼編碼器〔A5〕?！睞1-1〕可將通過串行接口輸入的區(qū)域數(shù)據存入數(shù)據存貯器〔A1-3〕供隨時計算用。雷達的方位、同步和視頻信號(a2、b3、c2)經雷達輸入接口電路〔A6〕進行幅度極性和阻抗匹配處理后輸入，其中，同步脈沖經處理(f2)一路送〔A1〕中脈沖重復周期檢測器〔A1-2〕，另一路送波門產生器〔A2〕；方位信號經方位編碼器〔A9〕編碼后送信道碼產生器〔A5〕；雷達視頻信號送頻帶壓縮和組合視頻產生器〔A4〕，〔A4〕在波門和時鐘的控制下完成對雷達視頻信號的頻帶壓縮以及將由〔A5〕來的信道碼與頻帶壓縮后的視頻信號相混合，產生組合雷達視頻信號(I2)。此組合雷達視頻信號經組合視頻接口電路〔A7〕輸出。
本實例能夠實現(xiàn)雷達視頻信號最大壓縮倍數(shù)為八，實現(xiàn)壓縮后的雷達視頻帶寬在2.5MHZ以下，壓比可手動改變或自適應控制。
權利要求1.一種區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器是由箱體〔III〕、前面板〔I〕、后蓋板〔II〕及裝在箱體中的若干塊帶有電子線路和電子元器件的插板所組成，具有雷達信號輸入接口電路〔A6〕和組合視頻輸出接口電路〔A7〕，其特征是頻帶壓縮處理器具有頻帶壓縮自適應控制器〔A1〕，波門產生器〔A2〕，時鐘產生器〔A3〕，頻帶壓縮電路〔A4〕，信道碼產生電路〔A5〕，區(qū)域控制和雷達參數(shù)設置器〔A8〕及方位信號處理器〔A9〕，箱體〔III〕內插板〔3-1〕、〔3-2〕上裝有信道碼產生電路〔A5〕，方位信號處理器〔A9〕，插板〔3-3〕、〔3-4〕上裝有頻道壓縮自適應控制器〔A1〕，插板〔3-5〕上裝有波門和時鐘產生器〔A2〕、〔A3〕，插板〔3-6〕上裝有頻帶壓縮電路〔A4〕，插板〔3-7〕為測試板，電路板〔3-10〕上裝有區(qū)域控制和雷達參數(shù)設置器〔A8〕，并與前面板〔I〕上的數(shù)據預置碼盤〔1-3〕相連接，箱體中右側面裝有電源〔3-8〕，前面板〔I〕上裝有時間顯示器〔1-1〕，時間預置和校準鍵〔1-2〕，數(shù)據預置碼盤〔1-3〕。
2.如權利要求1所述的區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器，其特征是頻帶壓縮電路〔A4〕具有雷達視頻信號A/D轉換器〔A4-1〕，視頻數(shù)據存貯器〔A4-2〕、〔A4-3〕，地址產生器〔A4-4〕，數(shù)據選通器〔A4-5〕，〔A4-7〕、〔A4-8〕，D/A轉換器及組合視頻產生器〔A4-6〕組成。
3.如權利要求1或2所述的區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器，其特征是頻帶壓比自適應控制器〔A1〕是由單片機數(shù)據處理和控制器〔A1-1〕，同步脈沖周期檢測器〔A1-2〕，數(shù)據存貯器〔A1-3〕，數(shù)據緩沖器〔A1-4〕、〔A1-5〕組成。
4.如權利要求3所述的區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器，其特征是單片機數(shù)據處理和控制器〔A1-1〕是由單片機，程序存貯器和雷達參數(shù)預置數(shù)據存貯器EEPROM組成。
專利摘要一種區(qū)域可控雷達信號頻帶壓縮處理器屬雷達信號記錄傳輸處理裝置領域，由箱體及裝在箱體中的若干塊帶有電子線路和電子元器件的插板組成，它具有頻帶壓縮自適應控制器和頻帶壓縮等電路。頻帶壓縮倍數(shù)大，具有信號處理區(qū)域控制功能?？蓪崿F(xiàn)用普通家用錄相機高質量地記錄雷達信號和占用比電視信號窄的帶寬傳輸雷達信號、可一機多用、設備成本低、效益高、記錄時間長。
文檔編號G01S7/02GK2253483SQ9622512
公開日1997年4月30日 申請日期1996年1月13日 優(yōu)先權日1996年1月13日
發(fā)明者柳曉鳴, 索繼東, 劉人杰, 張潤澤, 房少軍, 金紅 申請人:大連海事大學