2.2硬件設計
信號處理模塊係統主要由幾個部分構成,即數字中頻接收機、緩衝器、預處理器、定時器、RAM、DSP1以及DSP2等,以下將對其數字中頻接收部分與信號處理部分進行分析。
1)數字中頻接收部分:采取模擬接收機的天氣雷達係統,是通過LOG通道達到預估強度的目的。采取數字中頻的天氣雷達係統,是從線性支路通過求模來達到預估強度的目的的,所以數字中頻的天氣雷達係統相較於傳統模擬接收機而言,成本較低,可靠性較高,同時在性能上也更為強大,其中,它的線性動態範疇能夠達到92-102dB,並且將一些零部件予以去除,例如中頻帶通濾波器、對數接收機、自動增益控製電路以及AFC反饋電路等等。A/D變換器的選取是達到中頻的關鍵所在,A/D變換器的性能主要包含分辨率的比特數、采樣速率等,這兩者在一定程度上決定著A/D變換器的輸出信號信噪比的動態範疇;
2)信號處理部分:該部分主要包含四個方麵,即預處理器和定時器、DSP1、緩衝器與RAM以及DSP板卡等。首先:預處理器和定時器利用1片三萬門的FPGA芯片10K30QC208,在DSP1的控製基礎之上達到距離積累為2-16徑向的要求,同時形成實際需要的全部脈衝定時信號[3]。其次,DSP1,其是選取16位定點TI TMS320F206,DSP1由RAM讀取工控機內的控製信息,之後依據所獲得的信息來展開各類控製工作,例如將控製數據予以打包處理,然後置於數據流內,對控製係統實現自檢等等。再次,緩衝器與RAM。緩衝器中的數據主要是來源於通過預處理的DSP1和A/D中的數據,緩衝器輸出端與DSP2通用數據口相連接。在其中的一個端口設定為工控機存儲器,而另外一個端口則與DSP1的總線相連接,進而實現DSP1和工控機兩者間的信息交流。最終,DSP板卡可以選取高速信號處理板卡,能夠當做高速信號處理的一個平台,其是采取TI公司所研製的浮點DSP器件,運行速度最大能夠達到1000MIPS,在板卡上安裝了極為快速的同步存儲器SDSRAM與SBSRAM,能夠使客戶獲得較快的儲存速度與極大的儲存空間。
3結論
綜上,文章對采取數字中頻接收機的脈衝多普勒氣象雷達的信號處理係統進行了研究,首先對氣象雷達進行了一定的闡述,然後重點說明了脈衝多普勒氣象雷達信號處理的硬件與軟件設計。通過研究發現,可以發現多普勒氣象雷達信號處理係統必須對龐大的數據量進行有效的處理,其中所涉及的計算極為繁雜,對精度有極高的要求與標準,同時該係統還必須達到實時處理的需求,這就要求人們還要不斷對雷達信號處理係統進行研究與探索,以便促使脈衝多普勒氣象雷達信號處理係統能夠趨於完善,從而為人們提供更為優質、更為精確的氣象監測。
參考文獻
[1]杜雲峰.機載脈衝多普勒氣象雷達信號處理技術研究[D].西安電子科技大學,2010.
[2]張忠傳,等.基於Stretch處理的毫米波調頻步進雷達信號處理技術研究[J].南京理工大學學報,2010.
[3]寧麗鵬.雷達信號處理係統關鍵技術研究[J].科技信息,2012.