[发明专利]一种气象雷达信号处理控制装置和控制方法

权利要求书

1.一种气象雷达信号处理控制装置，包括雷达视频信号采集模块、时钟采样模块、FPGA处理器、电机驱动控制电路、步进电机驱动器、千兆以太网通信模块，其中雷达视频信号采集模块、FPGA处理器、千兆以太网通信模块依次连接，所述千兆以太网通信模块与外部上位机连接；所述时钟采样模块、电机驱动控制电路的一端分别与FPGA处理器连接；所述电机驱动控制电路的另一端与步进电机驱动器连接；所述步进电机驱动器与外部雷达天线连接；其特征在于：所述雷达视频信号采集模块包括差分运算放大器和ADC高速信号采集器，所述差分运算放大器、时钟采样模块分别与ADC高速信号采集器连接；所述ADC高速信号采集器与FPGA处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：所述时钟采样模块包括依次连接的有源晶振、射频变压器、时钟分配器，其中时钟分配器分别与所述ADC高速信号采集器、FPGA处理器连接；所述有源晶振的系统时钟经射频变压器转化为差分信号后输入到时钟分配器，所述时钟分配器输出两路差分信号，一路作为ADC高速信号采集器的采样时钟、另一路作为FPGA处理器的系统时钟。

3.根据权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：所述差分运算放大器的差分输出信号的峰峰值为2V。

4.根据权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：还包括GPS全球卫星定位模块，所述GPS全球卫星定位模块与FPGA处理器连接；通过GPS全球卫星定位模块进行定位后将定位数据传输至FPGA处理器，FPGA处理器接收到雷达站点的定位信息并通过千兆以太网通信模块送至外部上位机进行显示。

5.根据权利要求2所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：所述有源晶振的频率为100MHz。

6.根据权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：所述ADC高速信号采集器的型号为14位的AD9246高速采集器。

7.根据权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：所述差分运算放大器的型号为AD8138的差分运算放大器。

8. 根据权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置，其特征在于：所述千兆以太网通信模块与外部上位机通过UDP协议实现两者之间相互数据的传递。

9.一种基于权利要求1所述的一种气象雷达信号处理控制装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，将外部电平范围在0至-4V的雷达视频信号输入至差分运算放大器；

步骤2，差分运算放大器将单端输入的雷达视频信号转化为差分信号，并且将其运放倍数调整为1/2使差分输出信号的峰峰值为2V，然后将调整后的差分信号输出至ADC高速采集器；

步骤3，ADC高速信号采集器在采样时钟的作用下对接收到的差分信号进行实时采样，将其转化为数字信号后输出至FPGA处理器；

步骤4，FPGA处理器在雷达触发脉冲的上升沿开始接收，FPGA处理器将接收到的数字信号进行处理，并将信号处理结果通过千兆以太网通信模块送给外部上位机进行数据处理；

步骤5，所述FPGA处理器同时接收外部上位机对雷达天线的方位俯仰的控制指令，并通过电机驱动控制电路来驱动步进电机驱动器，实现对雷达天线的控制；

步骤6，所述雷达天线的方位和俯仰信息反馈至FPGA处理器，并经过FPGA处理器处理后将该雷达天线的方位和俯仰信息发送至外部上位机实时显示天线的位置状态。