[实用新型]船舶导航雷达大动态范围中频数字化模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及雷达中频信号处理领域，具体地说是一种新的应用于船舶导航雷达中频信号处理的大动态范围数字化模块设计。 

背景技术

船舶导航雷达作为船舶航行，避让，定位，狭水道引航及夜间行驶不可或缺的导航设备，在船舶配套设备和船舶电子产业中占据着重要的地位。船舶导航雷达生产厂家主要集中在西北欧和日本，在中小型导航雷达方面，日本古野、JRC等公司在国际国内市场均处于领先地位。我国造船业迅猛发展，但船舶配套产业发展滞后，极大制约行业发展，特别是船用通信导航设备仍依赖进口。上世纪90年代后，我国加强了船舶导航雷达的研发投入，船舶导航雷达技术得到快速发展。国内也有许多单位在从事船舶导航雷达的研发工作，但由于系统设计、器件那个工艺等方面的问题，产品不能完全取代国外产品，市场占有率低。 

与船舶导航雷达中频数字化相关的现有技术有如下：中小型船舶导航雷达的中放板将来自射频前端的中频信号进行放大和检波，输出视频信号到信号处理板进行信号处理，该中放板具备抗过载能力，达到80dB的动态范围。此外，与本模块的研究内容相近的专利有：我国在2009年授予的发明专利[1]，通信领域中大动态范围、多通道的数字化检波的中频放大器装置，适于用作散射通信中多通道接收的中频放大器装置。发明专利[2][3]以及实用新型专利[4]，各自描述了自动增益控制电路，提供一种自动增益调节电路，能够扩大功率信号调节的动态范围，实现大动态范围自动增益调节，可应用于激光探测、信息通信领域等。实用新型专利[5]，该实用新型公开了一种船舶导航雷达信号处理系统，结合模拟信号处理、模数变换和数字信号处理进行杂波抑制后，系统可控性和抗干扰性能好，提高了雷达杂波干扰抑制的可靠性。 

对于非相参体制船舶导航雷达，虽然在射频接收前端之后采用自动增益控制电路能够实现大动态范围工作，但是由于其电路由多个模块组成，易受电磁干扰，并且电路复杂，稳定性较差。经过对文献进行调研，目前中频信号处理电路中通常将模数转换电路和大动态范围放大器分开制版，电路之间通过电缆线连接，但这种电路形式存在以下问题：一方面，电路板占用的更大空间，不便于系统集成化，小型化；另一方面，也会因外部干扰而影响整机灵敏度。 

[1]多通道数字化检波中频放大器，申请号：200810079219.X，发明人：孙柏昶，刘莹， 吴丹等 

[2]一种高速大动态范围数字化自动增益控制电路，申请号：200810226747.3，发明人：李虎明，张奇荣 

[3]一种大动态范围自动增益调节电路，申请号：201110004195.3，发明人：高怀，武文娟，郭瑜等 

[4]一种大动态范围自动增益调节电路，申请号：201120006119.1，发明人：高怀，武文娟，郭瑜等 

[5]船舶导航雷达信号处理系统，申请号：201120500183.5，发明人：陈杰波，窦兴川 

发明内容

发明目的 

针对船舶导航雷达信号处理特点以及现有技术的不足，本实用新型提供一种船舶导航雷达大动态中频数字化模块设计，解决在中频信号处理技术中，易受电磁干扰，电路复杂、集成化程度低、维修成本高等问题，以实现模块性能可靠稳定、扩展性强，整体尺寸小等特点，极具研究前景和实用意义。 

技术方案 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：设计一种船舶导航导航雷达大动态中频数字化模块，主要包括：将射频接收前端输出的大动态中频电压信号进行放大和包络检波的对数放大器电路，将所述对数放大器电路输出的回波脉冲信号进行缓冲放大和电压调整的缓冲级电路，将所述缓冲级电路输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换电路，将+5V电压信号转换成+3.3V电压信号的电压转换电路，用以降低电磁干扰的金属屏蔽盒，以及输入输出接口电路。 

所述的对数放大器电路由匹配网络、对数放大器(带包络检波功能)和电压调整电阻组成。 

所述的缓冲级电路为同相比例运算电路，包括轨对轨输入/输出单核高速运算放大器和比例调整电阻。 

所述的模数转换电路主要由单片模数转换器及外围电路组成。 

所述的电压转换电路由稳压系列集成芯片及滤波电容组成。 

所述的金属屏蔽盒可由铜、铝等常见金属材料制成，内部黏附吸波材料。 

所述的接口电路主要包括：中频输入SMA接口以及标准34针I/O接口电路。 

有益效果 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：