專利名稱：一種用于二維綜合孔徑輻射計的實時信號處理機結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于二維綜合孔徑輻射計的實時信號處理機結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在二維綜合孔徑輻射計的信號處理過程中，需要對一組天線接收到的輻射信號進 行兩兩復(fù)相關(guān)運算。由于在N個天線的系統(tǒng)中，相關(guān)器的數(shù)量與N2呈正比，因此，在復(fù)雜系 統(tǒng)中，模擬相關(guān)器往往不能滿足該相關(guān)器陣列的復(fù)雜度要求。在二維綜合孔徑輻射計系統(tǒng) 中，多采用數(shù)字相關(guān)器陣列。為了實現(xiàn)數(shù)字相關(guān)，首先要將接收機輸出的各通道信號進行同步模數(shù)轉(zhuǎn)換，使模 擬信號同步轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再將數(shù)字信號中包含的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)器陣列進行相關(guān)運算 即可。在二維綜合孔徑輻射計系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)量往往比較多，將全部模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè) 計在一塊電路板中很困難，即使能夠?qū)崿F(xiàn)，其結(jié)構(gòu)也不夠緊湊。另外，考慮到二維綜合孔徑 輻射計系統(tǒng)中信號帶寬比較大，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，其數(shù)據(jù)帶寬往往超過lOGbps，常用的并行 傳輸方法很難滿足帶寬要求。因此，信號處理機結(jié)構(gòu)對二維綜合孔徑輻射計的實時成像性 能具有很大影響。常用的方法是將模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計在接收機中，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號；然后，通過光纖將數(shù)據(jù)傳送到信號處理機中進行相關(guān)運算；最后，由計算機從信號處理 機中讀取運算結(jié)果。雖然上述方法可以實現(xiàn)數(shù)字相關(guān)陣列的功能，但是由于該方法將模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計 在接收機中，需要通過電纜為各模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別提供同相時鐘和同步觸發(fā)信號，電纜構(gòu)成 的長傳輸線會對同步信號的質(zhì)量造成影響。另外，在接收機與數(shù)字相關(guān)陣列之間使用光纖 通信的方法增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，也增加了系統(tǒng)的成本。因此，許多新的方法被提出來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是結(jié)合CPCI總線和二維綜合孔徑輻射計信號處理機的功能 需求特點，在CPCI總線的自定義總線中，設(shè)計高速串行總線和同步信號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸， 從而實現(xiàn)二維綜合孔徑輻射計所需的實時相關(guān)運算。這種方法利用了 CPCI總線的特點，僅在一臺CPCI工控機內(nèi)就實現(xiàn)了多通道同步 模數(shù)轉(zhuǎn)換、高速數(shù)據(jù)傳輸、實時相關(guān)運算等二維綜合孔徑輻射計信號處理機的全部功能。 其基本方法是將一組數(shù)據(jù)采集板、一塊定時控制板、一塊相關(guān)器板和一臺單板計算機通過 CPCI總線相連。其中，一組數(shù)據(jù)采集板用于實現(xiàn)二維綜合孔徑輻射計系統(tǒng)的多通道模數(shù)轉(zhuǎn) 換功能；定時控制板用于同步多塊數(shù)據(jù)采集板；相關(guān)器板實現(xiàn)數(shù)字相關(guān)陣列；單板計算機 實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)度工作，同時，單板計算機還可以從相關(guān)器板中讀取運算結(jié)果，進行后續(xù)的數(shù) 據(jù)處理。單板計算機通過PCI總線與其它板卡通信。根據(jù)二維綜合孔徑輻射計信號處理機的特點，模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)據(jù)通過點對點的 方式傳送到相關(guān)器陣列，因此，本發(fā)明采用高速串行總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在CPCI的自定義 總線中，根據(jù)數(shù)據(jù)帶寬的需求，可以設(shè)計多條高速串行總線鏈路。另外，在CPCI自定義總線中，設(shè)計了一組同步信號，用于滿足多塊數(shù)據(jù)采集板同步工作的要求?？紤]到相關(guān)器板的運算負荷比較大，可以將部分數(shù)據(jù)預(yù)處理功能分配到數(shù)據(jù)采集 板中實現(xiàn)。計算機可以通過PCI總線讀取數(shù)據(jù)預(yù)處理的結(jié)果。這種信號處理機結(jié)構(gòu)在帶寬要求較低的控制命令和運算結(jié)果的傳輸過程中使用 了 PCI總線，具有良好的可擴展性；在帶寬要求較高的數(shù)據(jù)傳輸過程中，在CPCI的自定義總 線中設(shè)計了多組高速串行總線信號，可以提供足夠的點對點通信帶寬，完全可以滿足成像 系統(tǒng)的要求。由于數(shù)據(jù)傳輸基于背板，其復(fù)雜度、成本和體積都得到了控制。


圖1 二維綜合孔徑輻射計的實時信號處理機結(jié)構(gòu)圖
具體實施例方式對于一個包含24個單元天線的二維綜合孔徑輻射計，在進行I/Q解調(diào)后，其接收 機輸出的模擬信號為48路。可以在系統(tǒng)中設(shè)計3塊數(shù)據(jù)采集板，每塊數(shù)據(jù)采集板包含16 個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。為滿足數(shù)據(jù)采集板向相關(guān)器板傳輸數(shù)據(jù)的要求，在CPCI的自定義總線中為 每一塊數(shù)據(jù)采集板設(shè)計4對高速串行總線。為提高數(shù)據(jù)采集板的互換性，可將各數(shù)據(jù)采集 板的高速串行總線管腳位置設(shè)計成一致的。相關(guān)器板通過12對高速串行總線接收3塊數(shù)據(jù)采集板發(fā)送的數(shù)據(jù)，并進行相關(guān)運
笪弁。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解在不背離本發(fā)明廣義范圍的前提下，可以對上述實施 例進行改動。因而，本發(fā)明并不僅限于所公開的特定實施例，其范圍應(yīng)當(dāng)涵蓋所附權(quán)利要求 書限定的本發(fā)明核心及保護范圍內(nèi)的所有變化。
權(quán)利要求
一種用于二維綜合孔徑輻射計的實時信號處理機結(jié)構(gòu)，其特征在于采用CPCI總線連接一組數(shù)據(jù)采集板、一塊定時控制板、一塊相關(guān)器板和一臺單板計算機。利用PCI總線實現(xiàn)單板計算機與其它板卡的通信，用于發(fā)送控制指令和讀取運算結(jié)果；在CPCI總線的自定義總線中，設(shè)計一組高速串行總線，用于滿足數(shù)據(jù)采集板向相關(guān)器板傳輸數(shù)據(jù)的帶寬要求；在CPCI總線的自定義總線中，設(shè)計一組同步信號，用于降低各數(shù)據(jù)采集板的采集時間誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于二維綜合孔徑輻射計的實時信號處理機結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)該類型輻射計中多通道同步模數(shù)轉(zhuǎn)換、高速數(shù)據(jù)傳輸、實時相關(guān)運算等功能。這種結(jié)構(gòu)的主要特點是利用CPCI總線分為PCI總線和自定義總線的特點，將一組數(shù)據(jù)采集板、一塊定時控制板、一塊相關(guān)器板和一塊單板計算機通過CPCI總線相連。在自定義總線中設(shè)計多路高速串行總線，滿足數(shù)據(jù)采集板與相關(guān)器板之間的高速傳輸帶寬要求；定時控制板也可以通過自定義總線向各數(shù)據(jù)采集板發(fā)送同步信號；單板計算機通過PCI總線與其它各板卡通信，用于發(fā)送調(diào)度指令和讀取運算結(jié)果。
文檔編號G01S13/90GK101915905SQ20101023043
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者苗俊剛, 趙峰, 鄭辰 申請人:北京航空航天大學(xué)