作为雷达系统的重要组成，传统的天气雷达接收机主要采用瞬时自动增益控制扩展动态范围，利用模拟I、Q解调器对信号进行模拟解调，对接收机硬件依赖性强，信号适应能力差，而软件无线电技术的出现导致了无线电接收机的革新。随着器件水平的迅速发展，作为软件无线电的重要内容，数字接收机日益成熟并已经在雷达、电子战和通讯接收机中普遍应用。

软件无线电最终目标是将模数转换器件(ADC)
紧接在电台天线,直接在信号射频进行采样,将模拟信号转换成数字信号,射频以下其他的所有处理功能全部采用软件模块来实现。当前，数字接收机在气象雷达中已经得到较大范围的推广，实际运行效果显著，其优势主要表现在体积变小、成本降低、系统复杂程度降低，表现突出的是灵敏度和动态范围性能有较大提升。

图1
通用数字接收机框图

简化系统的机会

结合某型风廓线雷达系统参数特点，中频频点为50MHz,带宽为5MHz，数字中频接收机采用基于多相滤波的数字正交变换方法。该方法不仅不需要正交本振，且后续的数字滤波器阶数可以很低，实现起来简单。对ADC的数据进行直接下变频，ADC采样后数字信号经过两路分离处理后，通过半带滤波、降速率、数字滤波最终得到两路正交的雷达基数据输出。

图2
数字中频接收机验证平台

将PCI9846板卡插入PC机的PCI槽中。启动电脑，装入凌华科技提供的技术资料光盘，将建立系统必须的驱动和相关开发工具安装完毕。

 

1. 将外部信号源设置两路全相参输出，模拟雷达提供的中频和采样时钟，一路设置为40MHz作为板卡外部时钟使用，接入板卡的"CLK
   IN"端，另一路设置为50MHz作为中频输入，接入PCI9846的4个输入通道中一路CH0。
    
2. 凌华科技在软件支持部分也投入大量的精力。针对 PCI-9816/9826/9846 的软件解决方案，凌华科技提供了传统的WD-DASK 与任务导向型的
   DAQPilot 驱动程序与开发链接库。打开LabVIEW软件，找到控件ADLink DAQpilot。
    
3. 设置ADLink DAQpilot，使用0号通道，幅值范围±1V，选择外部时钟。
    
4. 将ADC输出按图2进行下变频操作，图6为下变频中的IQ分离部分。
    
5. 根据设计者的设计习惯，为了便于数据分析，在LabVIEW中对每级数据进行存储，并使用MATLAB进行深层次的分析。

图3
IQ分离

PCI-9846H的通道1ADC数据分析。经验证分析，PCI-9846H板工作在40MHz外部时钟时数据采集正常，因使用的是欠采样(带通采样)，信噪比相对而言会有所损失。

 

1. 通过在LabVIEW环境中快速的搭建数字下变频系统，
   50.3MHz的中频输入信号，经过变频，降速率后得到雷达4MHz带宽下的IQ基数据。结果显示系统实现了数字下变频的功能，通过该部分的实验证明了使用凌华科技的PCI-9846H板卡可以实现某型雷达数字中频系统设计需要。使用该板卡和相关的软件工具产品，大大简化了系统设计的复杂度，缩短了产品开发前的研发周期。
    

进入雷达系统

通过上节的建模、仿真、验证，可以看出系统可将PCI-9846H运用与雷达系统中，系统构架框图如图4所示。直接将板卡插入雷达终端机中，将雷达中频信号、来自频综的相参时钟信号以及其他触发信号接入板卡相关接口。系统简化了以往数字中频接收机，省去了外部电源、节约了外部空间以及其他数据连接等考虑。系统直接将PCI-9846H来的数据通过PCI访问进行变频、产品显示。

图4
数字接收机系统框图

     系统中频输出为50.05MHz,功率为+5dBm时最终IQ时域数据输出。主要是检查输出IQ信号的功率稳定性和相位稳定性。从实际功率计数错误次数和相位错误计数都为0可以看出，通过PCI-9846H板卡设计的数字下变频幅度一致性和相位稳定性上基本符合要求。

 

1. 系统中频输出为50MHz+70Hz频偏,中频输入功率为-40dBm。风廓线各个波束的功率谱显示。因为雷达工作频点为1290MHz,根据相关计算公式，若输入70Hz频偏则目标测得值应该为8.13m/s，从图5可以看出，测出的风速为8.0m/s,与上式计算值吻合，其中差值为风廓线雷达时域相参积累、谱平均次数误差导致。满足设计要求。
    

图5
风廓线雷达测风性能验证

凌华科技PCI-9846H板卡，集成了丰富的硬件及其他开发资源，无论使用者的使用何种开发平台，如Visual Studio、Borl C++ Builder、Delphi或者是LabVIEW，均可通过DAQPilot所提供的交互式接口，快速完成程序的设计与应用。使用该板卡可以方便快捷的进行前期的方案验证，加快了某型风廓线雷达数字中频接收机研制的进度，经实际系统使用，证明该板可以胜任数字中频接收机设计需要。