设置有温控单元的风廓线雷达的制作方法

本技术涉及雷达，特别是涉及一种设置有温控单元的风廓线雷达。

背景技术：

1、风廓线雷达是通过向高空发射不同方向的电磁波束，接收并处理这些电磁波束因大气垂直结构不均匀而返回的信息进行高空风场探测的一种遥感设备。风廓线雷达利用多普勒效应能够探测其上空风向和风速等气象要素随高度的变化情况，具有探测时空分辨率高和自动化程度高等优点。

2、风廓线雷达信号处理主要完成对大气湍流回波风速、风向、回波强度以及信噪比等的计算，是风廓线雷达的重要环节之一。信号处理的最终目的是得到反映采样高度内目标散射强度与速度等信息的功率谱密度数据。信号处理主要完成对微弱的中频回波信号进行时频分析与处理，具体处理技术是对接收机送来的中频回波信号进行ad采样、数字正交下变频、时域累积、脉冲压缩、去杂波、加函数窗、fft变换、频域累积、谱分析及风数据提取等，信号处理过程如图1所示，图1中，ad表示对中频回波信号进行采样并进行模数转换，nco表示数控振荡器，cic表示抽取滤波器，fir表示有限脉冲响应滤波器，表示乘法器。

3、传统风廓线雷达信号处理采用数字中频单元、定时单元和dsp信号处理卡实现，完成中频回波信号的ad采样、数字正交下变频、时域累积、脉冲压缩、去杂波、加函数窗、fft变换和频域累积，将得到的频域信号传送给雷达上位计算机，进行谱分析、风数据提取及质量控制等数据处理，其中数字中频安装在接收分机机箱内，定时卡和dsp信号处理卡通过pci插槽安装在工控机机箱内。信号处理系统之间电缆连接复杂，pci插槽的连接方式也经不起雷达运输过程中的颠簸、振动而引发接触不良，导致雷达设备可靠性不高。

4、并且，现在风廓线雷达大多应用于航空航天和天气预测技术领域，往往需要面临恶劣复杂的环境，这会对风廓线雷达信号处理产生极大的影响，导致风廓线雷达信号处理的精度大大的降低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种设置有温控单元的风廓线雷达，其包括雷达本体、发射机、接收机、上位计算机和数据处理器，其中的数据处理器将原信号处理中数字下变频、时序和dsp处理三个功能模块，集成到一个基于fpga技术的数字中频处理器中，简化硬件构架和元器件数量，同时通过增加温控单元，大大的提高了数据处理器在面对恶劣环境时的工作能力，保证装置的使用寿命。同时将数据处理器的各个单元集成到壳体内部，减少了数据处理器的占地面积，并且便于安装及移动。

2、一种设置有温控单元的风廓线雷达，包括雷达本体、发射机、接收机、上位计算机和数据处理器，数据处理器分别与发射机、接收机及上位计算机通讯连接，所述数据处理器包括壳体以及设置在所述壳体内的模数转换器、数字中频处理器和温控单元；

3、所述模数转换器分别与所述接收机和所述数字中频处理器连接；所述数字中频处理器通过以太网接口芯片与所述上位计算机连接；所述数字中频处理器通过差分驱动器与所述发射机连接；

4、所述壳体内部设置有安装座，所述模数转换器、所述数字中频处理器、所述温控单元、所述以太网接口芯片和所述差分驱动器均借助于所述安装座固定设置在所述壳体内部；

5、所述壳体的任意一个侧壁设置有固定板，所述固定板用于对所述壳体进行固定；所述固定板和所述壳体的至少一个侧壁上均设置有若干个通风孔；

6、所述温控单元包括温度传感器、信号处理电路、单片机、驱动电路和半导体制冷器；

7、所述温度传感器通过所述信号处理电路与所述单片机连接；所述单片机通过所述驱动电路与所述半导体制冷器连接；

8、所述信号处理电路包括放大电路、滤波电路和整形电路；所述温度传感器、所述放大电路、所述滤波电路、所述整形电路和所述单片机依次连接；

9、所述驱动电路为h桥电路；

10、所述放大电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和第三电容；

11、所述第一电容的第一端与所述温度传感器连接；所述第一电容的第二端、所述第三电阻的第一端和所述第三电容的第一端均与所述第一运算放大器的反向输入端连接；

12、所述第一电阻的第一端与电源电压连接；所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端、所述第二电容的第一端均与所述第一运算放大器的正向输入端连接；

13、所述第三电阻的第二端、所述第三电容的第二端、所述第一运算放大器的输出端、所述第四电阻的第一端均与所述滤波电路连接；所述第二电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第四电阻的第二端均接地。

14、可选地，所述滤波电路包括第四电容和第五电阻；

15、所述第四电容的第一端与放大电路连接，所述第四电容的第二端与所述第五电阻的第一端连接；所述第五电阻的第二端与所述整形电路连接。

16、可选地，所述整形电路包括第五电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第二运算放大器；

17、所述第五电容的第一端、所述第六电阻的第一端、所述第八电阻的第一端、所述第二运算放大器的反向输入端和所述滤波电路相连接；

18、所述第七电阻的第一端和所述第九电阻的第一端均与所述第二运算放大器的正向输入端连接；所述第二运算放大器的输出端与所述单片机连接；

19、所述第五电容的第二端、所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第二端均接地；所述第八电阻的第二端和所述第九电阻的第二端均与电源电压连接。

20、可选地，所述数据处理器还包括功率分配器；

21、所述模数转换器、所述数字中频处理器、所述温控单元、所述以太网接口芯片和所述差分驱动器均与所述功率分配器连接；

22、所述功率分配器用于对风廓线雷达的电源进行功率转换以对模数转换器、所述数字中频处理器、所述温控单元、所述以太网接口芯片和所述差分驱动器进行供电。

23、可选地，所述数字中频处理器基于fpga构建。

24、可选地，所述h桥电路包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；

25、所述第十电阻的第一端、所述第十一电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端、所述第一开关管的栅极、所述第二开关管的栅极、所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极均与所述单片机连接；

26、所述第一开关管的漏极、所述第二开关管的漏极、所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极均与电源电压连接；

27、所述第十电阻的第二端、所述第一二极管的正极、所述第一开关管的源极、所述第四开关管的漏极和所述第四二极管的负极均与所述半导体制冷器的第一端连接；

28、所述第十一电阻的第二端、所述第二二极管的正极、所述第二开关管的源极、所述第三开关管的漏极和所述第三二极管的负极均与所述半导体制冷器的第二端连接；

29、所述第十二电阻的第二端、所述第三开关管的源极、所述第三二极管的正极、所述第十三电阻的第二端、所述第四开关管的源极和所述第四二极管的正极均与所述第十四电阻的第一端连接；所述第十四电阻的第二端接地。

30、可选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为nmos管。

31、本实用新型的效果如下：

32、(1)本实用新型具体公开了一种设置有温控单元的风廓线雷达，数据处理器分别与风廓线雷达的发射机、接收机和上位计算机连接，数据处理器包括壳体以及设置在壳体内的模数转换器、数字中频处理器和温控单元；模数转换器分别与接收机和数字中频处理器连接；数字中频处理器通过以太网接口芯片与上位计算机连接；数字中频处理器通过差分驱动器与发射机连接；壳体内部设置有安装座，模数转换器、数字中频处理器、温控单元、以太网接口芯片和差分驱动器通过安装座固定设置在壳体内部，保证了各个单元的安装精度。同时将各个单元集成到壳体内部，减少了数据处理器的占地面积，并且便于安装及移动。

33、(2)本实用新型的壳体的任意一个侧壁设置有固定板，固定板用于对壳体进行固定；固定板和壳体的至少一个侧壁上均设置有若干个通风孔；温控单元包括温度传感器、信号处理电路、单片机、驱动电路和半导体制冷器；温度传感器通过信号处理电路与单片机连接；单片机通过驱动电路与半导体制冷器连接；信号处理电路包括放大电路、滤波电路和整形电路；温度传感器、放大电路、滤波电路、整形电路和单片机依次连接；驱动电路为h桥电路。将原信号处理中数字下变频、时序和dsp处理三个功能模块，集成到一个基于fpga技术的数字中频处理器中，简化硬件构架和元器件数量，提高信号处理可靠性，同时通过增加温控单元，大大的提高了数据处理器面在对恶劣环境时的工作能力。