高频地波雷达以太网传输系统设计

在雷达发射机监控系统的设计中, 其关键问题是对发射波形信号的高速采集、处理和传输, 要求具有很高的通信速率。

设计与应用

文章编号:1671

4598(2006)111535

计算机测量与控制.2006.14(11) ComputerMeasurement&Control

04 中图分类号:V55616 文献标识码:B

#1535#

高频地波雷达以太网传输系统设计

聂启忠,田建生,康 勇

(武汉大学电子信息学院,湖北武汉 430079)

摘要:针对高频地波雷达发射机远程监控的需要,给出了一种以数字信号处理芯片ADSP-BF532作为处理器,结合高速模数转换器AD9244和非PCI以太网控制器LAN91C111的高速数据采集、处理及以太网传输系统的软硬件设计方案;该系统可对高频地波雷达的发射波形信号进行高速采集、处理,并通过以太网连接至上位机,从而实现对发射机的自动故障监测和远程控制;其中的以太网接入部分,对于其他需要接入以太网的嵌入式系统设计具有参考意义。

关键词:高频地波雷达;远程监控;高速模数转换器;以太网控制器;DSP

DesignofEthernetTransmissionSystemofHFGroundWaveRadar

NieQizhong,TianJiansheng,KangYong

(SchoolofElectronicInformation,WuhanUniversity,Wuhan 430079,China)

Abstract:Accordingtorequirementsofremotemonitoringofhighfrequencygroundwaveradartransmitter,amonitoringandcontrol-lingsystemofradartransmitterisdesigned,whichisbasedondigitalsignalprocessor(ADSP-BF532),high-speedADC(AD9244)andnon-PCIsinglechipEthernetcontroller(LAN91C111).Thefunctionsofthissystemincludehigh-speeddatasamplingandprocessing,connectingtoEthernetviaLAN91C111,andthenrealizethefunctionofdetectingthetransmittingwaveform,faultdiagnosisandremotecontrolling.Thedesignofsoftwareandhardwarearebothdescribed.Hereinto,thedesignofEthernetconnectivityparthasthereferencesignificanceforotherembeddedapplicationsthatneedconnectingtoEthernet.

Keywords:HFgroundwaveradar;monitoringandcontrollingsystem;AD9244,LAN91C111,DSP

0 引言

由武汉大学电波传播研究室研制的高频地波雷达用于探测中距离大范围海洋表面状态,可实现对海洋表面流场及风场、

浪场的全天候实时监测。作为海态监测雷达,设备工作环境恶劣,经常受到台风、雷击等大自然破坏力的严峻考验。而且一般来说,发射机作为雷达系统的关键分机在使用过程中容易发生故障。因此有必要研制雷达发射机监控系统,用于实时监测雷达发射机的运行状态、发射信号状况,自动实施发射机的故障判断和远程控制。

在雷达发射机监控系统的设计中,其关键问题是对发射波形信号的高速采集、处理和传输,要求具有很高的通信速率。而目前工业监控系统常用的串行通信接口标准和通信协议的传输速率较低,以传送简单的状态信号、控制信号为主。另一方面,以太网[1]作为一种发展迅速、价格低廉且通信速率高的计算机网络技术,可以说已经成为工业控制领域的主要通信标准。

为此本文提出一种以数字信号处理器ADSP-BF532作为处理器,结合高速模数转换器AD9244和非PCI以太网控制器LAN91C111的高速数据采集、处理和以太网传输系统的软硬件设计方案。系统结构框图如图1所示。本方案充分利用AD9244的高精度、高采样率和高带宽的特性,可以以灵活的采样频率直接对雷达发射信号进行高速采样,采样后的数据经LAN91C111接入以太网从而直接把数据发送出去。上位机通

过以太网接收到数据后进行相应处理,即可实现对雷达发射机运行状态的实时监测。本方案系统实现简单,所选用的器件性价比高且可实现相互之间的无缝连接,具有很好的实时处理能力和性能,并可有效地利用以太网快速、可靠、廉价、软硬件资源丰富的特点。

图1 系统结构框图

1 主要器件介绍

111 AD9244简介

AD9244[2]是ADI公司生产的一款14bit高精度采样率高达65MSPS的高速模数转换器,片内集成有高性能的采样保持放大器,输入信号可单端输入,也可差分输入,采样率为40MSPS时功耗仅300mV;采样率为65MSPS时,功耗为590mW。AD9244专门处理峰峰值为1~2V的模拟小信号;片内提供的+1~+2V参考电压可通过改变接口的电阻值来设定;且具有溢出指示位(OTR),直接二进制或二进制补码输出形式。AD9244具有750MHz的模拟输入信号带宽;最高采样速率下的信噪比可达74dB;具有很高的欠采样性能,当输入信号为100MHz、采样频率为65MSPS时,其SNR可达71dB,SFDR可达86Db。图2是AD944的功能模块图。

收稿日期:20060224; 修回日期:20060329。

作者简介:聂启忠(1982),男,湖南省隆回县人,硕士研究生,主要从事现代电路设计方向的研究。

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