《一种携式智能无线电监测设备》
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中图分类号：E231 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0396-02
1.概述
在无线电监测领域中,无线电监测频率的范围往往需要覆盖甚高频（VHF）/特高频（UHF）频段,甚至更宽的频段.对于无线电监测设备而言,由于采用一副监测天线做不到覆盖这样超宽的频率范围,现有的技术方案是通过手动更换适合频率范围的设备天线来满足超宽的监测频率范围.在需要双极化监测时,采用手动更换水平、垂直极化天线来满足不同极化信号的监测要求,这种更换天线方式非常不方便.此外,在需要不间断的全频段监测工作中,手动更换天线显然不现实.此外,目前无线电监测设备主要采用监测接收机外接控制设备的操控模式断开外接控制设备无法支持离线任务,且外接控制设备便携性差,不利于移动.
对于便携性减小设备体积重量是必不可少的,当前的技术领域内常规设备体积大、重量大,便携性不强,在此基础上外加操控设备控制使得便携性更差,不利于移动使用.有鉴于此,成都瀚德科技有限公司出一种便携式智能无线电监测设备,以解决现有技术中监测设备手动更换天线不现实、便携性差、不利于移动等缺陷.
该监测设备在现有传统的监测设备上进行了以下两点改进：
1）设备内部集成天线开关模块,根据天线的工作频率、極化方式,在实时扫描的过程中实现自动切换监测天线功能.
效果：自动进行天线切换,能够实现极化方式的自由切换,实现不间断的监测功能.
2）设备内置智能控制模块,实现没有外接操控设备时能够自动进行监测.能够实现远程下发任务,能够自动执行,并回传数据.
效果：设备能够自动根据设置的条件自动进行频谱监测、信号分析、占用度统计、记录数据等工作.并且能够下发离线任务自动执行,此外设备意外断电能够自动恢复未完成的工作.
2.设备构成
2.1 系统方案
便携式智能无线电监测设备主要由超宽带接收机前端模块,数字信号处理模块,智能控制控制模块,存储器模块,定位模块,天线开关模块等部分组成.天线开关模块集成在设备内,通过监测接收机的天线信号输入端与监测天线组中的多个监测天线连接,用于根据监测天线的工作频率和极化方式控制监测天线的工作状态以实现天线切换.
便携式智能无线电监测设备框图
在正常工作模式下,无线电信号被射频天线接收后经过衰减器,送入滤波器组滤除带外无用的信号,经过射频放大器组合,与基准源产生的本振信号混频得到76.8MHz 的中频信号.接着采用基于软件无线电的数字信号处理模块对其进行AD采样,再经过 DDC 得到低速率的基带信号,送入FPGA 中对信号参数进行提取,包括频率、幅度、调制方式等.得到的数据上传到智能控制模块,再次进行一系列的数字信号处理,取得无线电监测业务需要的频谱、音频、IQ数据流等.这些数据可根据需要按照标准格式自动存储在设备内部,或者实时上传到上位机.再由用户选择关心的数据进行一键式统计分析,最后形成结果回放,占用度统计,月度监测报表,频谱评估态势图等.
2.2业务流程简介
自动进行频谱监测是便携式智能无线电监测设备的一个核心功能,目前我们的设备能够实现离线的频段扫描,单频点测量,离散扫描,月报监测以及频谱评估等功能.
频谱评估功能是智能无线电监测设备的一大亮点,该功能的实现流程如下：
a）上位机软件根据业务要求下发频谱评估任务到设备；
b）智能控制模块对任务进行解析、记录任务时间、参数等,并通过驱动层将命令下发到数字信号处理模块；
c）数字信号处理模块根据收到的命令,解析频段、带宽、接收机模式等命令,发送相应的控制码调谐接收机；
d）数字信号处理模块进行数据采集；
e）根据需要切换监测天线,重复c）～d）的过程；
f）判断是否采集完整个业务频段,将采集的数据打包上传到智能控制模块；
g）智能控制模块对数据进行处理,进行一系列的原始数据统计、计算；
h）按照规定的数据库格式存储需要的数据；
i）根据需要上传数据到上位机,进行实时数据展示,或者导出数据供进一步的分析；
2.3超宽带接收机前端
超宽带接收机前端整体有5个功能,分别包括：工作模式,中频带宽,射频衰减,中频衰减和调谐频率.
a）工作模式采用在输入级使用开关切换低噪声放大器、直通、程控衰减三种形式实现低噪声模式、常规模式、低失真模式切换；
b）中频带宽则采用在输出级开关切换三种不同带宽的滤波器实现；
c）射频衰减和中频衰减则分别在输入端和中频处理链路加入程控衰减器实现；
d）调谐频率是重点考虑的一个方面,接收机工作频率20MHz-8000MHz,频率扫描带宽太大,从射频到中频采用了超外差三次变频方案来实现.
全频段分为两个大的分段：20MHz～3600MHz频段采用两级混频,与第一本振进行混频得到4400MHz的第一中频,而后再次混频得到76.8MHz的中频,中频带宽为40MHz；3600MHz以上频段采用混频,增加一次混频将3600MHz～8000MHz 变频到3200MHz,再进行后面两次混频.
采用此方案对于中频抑制和镜频抑制以及杂波的抑制是整个射频通道部分的核心.对此在第一次混频之前采用了多路亚倍频程滤波器和平衡式放大器、中频抑制和镜频抑制滤波器作为前级预选,第二次混频之前的二次中频和镜频滤波器,二次、三次谐波抑制滤波器作为第一中频滤波器.二次中频之后的末级处理则包括第二中频滤波器的设计,中频放大,温度补偿等.
前级预选滤波器中,中频和镜频抑制滤波器采用悬置微带结构实现,在中频4400MHz的抑制应在60dB以上,镜频8820MHz-12400MHz的抑制应在40dB以上.第一中频滤波器组则要求滤波器在4400 MHz±140MHz处的抑制达到80dB以上.
结论：上述文章是一篇关于无线电监测和智能和设备方面的相关大学硕士和无线电本科毕业论文以及相关无线电论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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