專利名稱：衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星通信網(wǎng)頻率資源監(jiān)控裝置，具體地說是衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中，頻譜儀是頻譜測(cè)量的重要儀器，幾乎所有的衛(wèi)星通信網(wǎng)中，頻譜儀是頻率資源監(jiān)測(cè)的主要手段，其以測(cè)量精度高、分辨率高、測(cè)量范圍廣、使用方便以及性能可靠等而得到了廣泛地應(yīng)用。然而現(xiàn)有的頻譜儀在實(shí)際測(cè)量過程中，一臺(tái)頻譜儀任何情況下只能對(duì)某一頻段信號(hào)進(jìn)行人工測(cè)量或監(jiān)視，如要對(duì)多頻段信號(hào)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，就必須由多人使用多臺(tái)頻譜儀來完成。而如果要對(duì)多路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、不間斷地連續(xù)監(jiān)測(cè)——這幾乎是不可能做到的，其原因不僅由于頻譜儀價(jià)格昂貴，大量配置價(jià)格不菲，而且需配備許多技術(shù)熟練的人員進(jìn)行操作；即便如此，也只能人工監(jiān)視，不能自動(dòng)監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)的充分性和可靠性均受到影響。這是目前衛(wèi)星通信網(wǎng)頻率資源監(jiān)測(cè)的薄弱環(huán)節(jié)，也是該技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)滯后點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有頻譜儀存在的缺點(diǎn)，提供一種能實(shí)現(xiàn)多星、多轉(zhuǎn)發(fā)器、多個(gè)載波信號(hào)的同時(shí)監(jiān)測(cè)，并顯示測(cè)試數(shù)據(jù)、自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果、對(duì)異常狀態(tài)聲光告警的一種新型頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，由頻譜信息采集模塊、機(jī)箱和電源三部分組成，機(jī)箱內(nèi)設(shè)有固定頻譜信息采集模塊的滑軌槽，機(jī)箱前面板上設(shè)有頻譜信息采模塊的狀態(tài)指示面板和總電源開關(guān)。電源采用一塊多路開關(guān)電源。所述頻譜信息采集模塊，由頻譜信息采集卡、狀態(tài)指示面板、屏蔽殼、滑軌組成；頻譜信息采集卡固定在屏蔽殼內(nèi)，狀態(tài)指示面板固定在屏蔽殼外側(cè)，滑軌固定在屏蔽殼之上下兩側(cè)；頻譜信息采集卡上設(shè)有中頻信號(hào)輸入接口，通信接口，電源接口。頻譜信息采集模塊為一塊或多個(gè)模塊。所述頻譜信息采集卡由硬件和單片機(jī)軟件兩部分組成A其硬件部分，由單片機(jī)、衰減電阻、放大器、帶通濾波器、數(shù)字頻率合成器、鎖相環(huán)電路、二級(jí)混頻、四選一模擬開關(guān)、窄帶濾波器、對(duì)數(shù)變換器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、串行同步/異步通信模塊構(gòu)成；單片機(jī)控制著數(shù)字頻率合成器、四選一模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、串行同步/ 異步通信模塊；四選一模擬開關(guān)在單片機(jī)的控制下對(duì)四只窄帶濾波器進(jìn)行選擇切換，以不同的分辨率帶寬將信號(hào)輸入對(duì)數(shù)變換器；對(duì)數(shù)變換器將接收到的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，然后輸出一個(gè)幅度與之相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換模塊將輸入的經(jīng)放大的直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理；串行同步/異步通信模塊將單片機(jī)處理后的測(cè)試結(jié)果字符串經(jīng)通信接口發(fā)送到上位機(jī)；帶通濾波器抑制噪聲和雜散等干擾；衰減電阻、放大器為輸入輸出提供電平匹配。B其的軟件部分，通過單片機(jī)執(zhí)行如下程序1)加電后，進(jìn)行初始化；2)串口接收上位機(jī)發(fā)來的測(cè)試指令；3)分析測(cè)試指令，提取各個(gè)參數(shù)；4)計(jì)算起始頻率，終止頻率；5)以起始頻率為起點(diǎn)，以步距為單位，以終止頻率為終點(diǎn)，逐步進(jìn)行頻率掃描；6)根據(jù)掃描點(diǎn)頻率值計(jì)算并設(shè)置DDS控制字，計(jì)算中涉及到的公式(Fun = Fin = (M+l) XFr/(R+l) ,Fr = (APhaseXSystem Clock)/232, Floi = Fif1+Fee1)；7)等待頻率合成器穩(wěn)定后，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，對(duì)經(jīng)混頻、對(duì)數(shù)變換、放大后的待測(cè)信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字值；8)將采樣、轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)字值轉(zhuǎn)換為cBm值，并匯同別的參數(shù)生成測(cè)試結(jié)果字符串；9)通過串行同步/異步模塊(USART)將測(cè)試結(jié)果字符串發(fā)送給上位機(jī)；10)掃描下一個(gè)頻率點(diǎn)，并判斷該點(diǎn)是否是終止頻率點(diǎn)如否，重復(fù)6)、7)、8)、9) 步動(dòng)作，如是，發(fā)送字符‘E’到上位機(jī)，結(jié)束本輪掃描。頻譜信息采集卡的工作步驟如下1)載波信號(hào)經(jīng)中頻輸入接口輸入，再經(jīng)衰減成載波信號(hào)Fkei ；2)頻率合成器和鎖相環(huán)將基準(zhǔn)頻率合成出高穩(wěn)定度的本振頻率信號(hào)Fun ；3)Feei與Fuh進(jìn)行第一次混頻出固定中頻信號(hào)Fifi ；4)濾波后與基準(zhǔn)頻率二次混頻出固定中頻信號(hào)Fif2 ；5)經(jīng)四選一模擬開關(guān)切換濾波、對(duì)數(shù)變換、放大及A/D轉(zhuǎn)換，以載波信號(hào)的功率譜密度形式通過串行同步/異步(USART)通信模塊再經(jīng)通信接口發(fā)送給上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波信號(hào)頻譜的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明以衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀為終端，配套相應(yīng)上位機(jī)軟件，構(gòu)成衛(wèi)星通訊網(wǎng)頻率資源監(jiān)控管理系統(tǒng)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)運(yùn)用頻譜分析儀器監(jiān)測(cè)的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多顆衛(wèi)星在用多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸信號(hào)的M小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，并顯示測(cè)試數(shù)據(jù)、自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果、對(duì)異常狀態(tài)聲光告警?？蛇x擇的分辨率帶寬(RBW)使得測(cè)量更加靈活，良好的人機(jī)界面使得操作與使用更加簡(jiǎn)便；能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)非正常狀態(tài)和干擾信號(hào)的實(shí)時(shí)告警；系統(tǒng)的運(yùn)算精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有較強(qiáng)的兼容性，適用于衛(wèi)星通信網(wǎng)的普及應(yīng)用。本發(fā)明之衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，采用一個(gè)專用中頻頻譜信息采集模塊，便可取代一臺(tái)傳統(tǒng)的性能通用但價(jià)格昂貴的頻譜儀，來完成所要求的頻譜測(cè)量； 若增加頻譜采集模塊數(shù)量，就可以擴(kuò)展頻譜測(cè)量范圍。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，把這些采集模塊進(jìn)行集中控制并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)處理，建立起衛(wèi)星通訊全網(wǎng)頻率資源監(jiān)測(cè)平臺(tái)。以平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及其軟件技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊網(wǎng)全網(wǎng)頻率資源的無縫自動(dòng)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)告警，從而提高通信質(zhì)量。


圖1、頻譜信息采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖中1頻譜信息采集卡，2狀態(tài)指示面板，3屏蔽殼，4滑軌，5輸入接口，6通信接口，7電源接口 ；圖2、本發(fā)明頻譜信息采集卡原理框圖；圖3、頻率合成器(DDS)原理框圖；圖4、鎖相環(huán)(PLL)原理框圖；圖5、多路濾波及模擬開關(guān)原理框圖；圖6、頻譜信息采集卡之軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖敘述一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例。本實(shí)施例之衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，由八塊頻譜信息采集模塊，機(jī)箱和電源三部分組成。機(jī)箱由前面板、框架、滑軌槽及外殼、后面板等組成，前面板采用4mm鋁合金板加工成型，表面噴塑處理；后面板采用3mm鋁合金板經(jīng)加工成型，導(dǎo)電氧化處理。機(jī)箱為標(biāo)準(zhǔn)的19"、4U機(jī)箱，機(jī)箱內(nèi)設(shè)有固定八路頻譜信息采集模塊的滑軌槽，機(jī)箱正面由前面板和八路頻譜信息采模塊的狀態(tài)指示面板2組成?？傠娫撮_關(guān)裝在機(jī)箱前面板左側(cè)，機(jī)箱后左下側(cè)裝有220VAC電源插座，為整機(jī)供電接口。機(jī)箱后左上側(cè)裝有散熱風(fēng)扇， 保障機(jī)箱不至過熱。電源采用一塊多路開關(guān)電源，輸入220VAC，輸出分別為18V、12V、5V，內(nèi)置于機(jī)箱左側(cè)。直流電源接口板固定在機(jī)箱內(nèi)后部，板上等間距并行焊接八個(gè)電源接口 7 插座，通過直流電源接口板，為八塊信息采集模塊供電。圖1顯示了本實(shí)施例的頻譜信息采集模塊結(jié)構(gòu)該頻譜信息采集模塊為八個(gè)，并行工作。該采集模塊由頻譜信息采集卡1、狀態(tài)指示面板2、屏蔽殼3、滑軌4組成。頻譜信息采集卡1固定在屏蔽殼3 (右面、前后上下壁圍成的四方盒)內(nèi)側(cè)之右部，狀態(tài)指示面板2固定在屏蔽殼3外側(cè)前端，設(shè)有開關(guān)及指示燈。 滑軌4固定在屏蔽殼上下兩側(cè)，方便頻譜信息采集模塊插入機(jī)箱。圖2顯示了本實(shí)施例之頻譜信息采集卡的結(jié)構(gòu)頻譜信息采集卡1由單片機(jī)、衰減電阻、放大器、帶通濾波器1和2、數(shù)字頻率合成器、鎖相環(huán)電路、二級(jí)混頻、四選一模擬開關(guān)、窄帶濾波器、對(duì)數(shù)變換器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、串行同步/異步(USART)通信模塊構(gòu)成；單片機(jī)控制數(shù)字頻率合成器、四選一模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、串行同步/異步(USART)通信模塊；模擬開關(guān)在單片機(jī)的控制下對(duì)四只窄帶濾波器進(jìn)行選擇切換，以不同的分辨率帶寬將信號(hào)輸入對(duì)數(shù)變換器；對(duì)數(shù)變換器將接收到的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，然后輸出一個(gè)幅度與之相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換模塊將輸入的經(jīng)放大的直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理；串行同步/異步(USART)通信模塊將單片機(jī)處理后的測(cè)試結(jié)果字符串通過串行同步/異步(USART)通信模塊再經(jīng)通信接口 6發(fā)送到上位機(jī)。帶通濾波器1、2抑制噪聲和雜散等干擾。衰減電阻、放大器為輸入輸出提供電平匹配。頻譜信息采集卡1由PCB板和相關(guān)電子元件焊接而成，用螺釘固定于屏蔽殼內(nèi)右側(cè)，其上焊接有電源接口 7、通信接口 6、輸入接口 5和其他電子元器件。頻譜信息采集卡(1)的工作步驟如下1)載波信號(hào)經(jīng)中頻輸入接口( 輸入，再經(jīng)衰減成載波信號(hào)Fkei ；
2)頻率合成器和鎖相環(huán)將基準(zhǔn)頻率合成出高穩(wěn)定度的本振頻率信號(hào)Fun ；3)Feei與Fuh進(jìn)行第一次混頻出固定中頻信號(hào)Fifi ；4)濾波后與基準(zhǔn)頻率二次混頻出固定中頻信號(hào)Fif2 ；5)經(jīng)四選一模擬開關(guān)切換濾波、對(duì)數(shù)變換、放大及A/D轉(zhuǎn)換，以載波信號(hào)的功率譜密度形式通過串行同步/異步(USART)通信模塊再經(jīng)通信接口(6)發(fā)送給上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波信號(hào)頻譜的監(jiān)測(cè)。單片機(jī)MSP430F149,主控CPU芯片采用Texas Instruments公司生產(chǎn)的 MSP430F149單片機(jī)，其片內(nèi)置高精度的帶有內(nèi)部參考及采樣保持的12位A/D轉(zhuǎn)換器、串行同步/異步通信控制模塊(USART)、60KB Flash ROM及I RAM。具有完善的開發(fā)環(huán)境及 JTAG仿真接口。MSP430F149單片機(jī)通過通信接口 6接口接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令及參數(shù)，設(shè)置工作模式，向數(shù)字頻率合成器(DDS)中寫控制字，以合成出指定頻率的本振信號(hào)Fuh，同時(shí)控制頻率掃描及A/D采樣、轉(zhuǎn)換，并逐點(diǎn)將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以載波信號(hào)的功率譜密度形式通過串行同步/異步(USART)通信模塊再經(jīng)通信接口 6發(fā)送至上位機(jī)?；祛l器，采用Mini公司的ADE-IL雙平衡混頻器。平均損耗為5. 2dB, LO-RF隔離度為68dB，LO-IF隔離度為55dB。對(duì)數(shù)變換器AD8306，其動(dòng)態(tài)范圍為IOOdB,帶寬為400MHz，在IOMHz 200MHz的頻率范圍內(nèi)線性度可高達(dá)士0. 4dB。21. 4MHz中頻信號(hào)經(jīng)放大及帶通濾波后，輸入到AD8306 的輸入端進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，然后AD8306輸出一個(gè)幅度與之相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大后即為MSP430F149單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)。模擬開關(guān)ADG904，ADG904為四選一模擬開關(guān)，其工作頻率2. 0GHz, _3dB帶寬為 2. 5GHz，插入損耗0. 4dB，轉(zhuǎn)換時(shí)間12ns。圖3顯示數(shù)字頻率合成器(DDS)的工作原理數(shù)字頻率合成器(DDS)AD9850的外部參考晶振的上限頻率為125MHz，控制字的字長(zhǎng)為40位，其中頻率控制字Δ Wiase為32位，相位控制字為5位，其他控制字3位。內(nèi)部帶有一個(gè)10位的高速D/A轉(zhuǎn)換器。在CPU的控制下，控制字被寫入到DDS中，每來一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘，相位累加器的輸出就增加一個(gè)步長(zhǎng)的相位增量值(相位增量值的大小由32位頻率控制字APhase確定)，從而形成一個(gè)地址。當(dāng)用此地址進(jìn)行尋址時(shí)，正弦查表就將相位累加器中的抽樣值轉(zhuǎn)換為正弦波幅度的函數(shù)值，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后，再經(jīng)低通濾波器濾除不需要的取樣分量，就直接快速地合成出穩(wěn)定的正弦波信號(hào)。輸出正弦波頻率Fr= (APhaseXSystem Clock)/232其中System Clock為系統(tǒng)時(shí)鐘(MHz)，亦即基準(zhǔn)頻率，Δ Phase為32位頻率控制字的十進(jìn)制值。當(dāng)AWiase取值為1時(shí)，輸出正弦波頻率為最小值Fmn，此即直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的頻率分辨率。圖4顯示鎖相環(huán)(PLL)之PE3236和外圍元件構(gòu)成鎖相功能電路的結(jié)構(gòu)和工作原
理鎖相環(huán)(PLL)中PE3236是一種高性能、低相位噪聲、低功耗的整數(shù)N PLL,頻率合成能力高達(dá)2. 2GHz。本實(shí)施例中通過控制字將PE3236設(shè)為直接接口工作模式，參數(shù)M、R以硬件連接的方式寫入PE3236。來自反饋端的頻率Fin和參考端的頻率Fr被PE3236分頻成 Fp (Fp = Fin/ (M+l))和 Fc (Fe = Fr/ (R+l))，F(xiàn)p、Fc 經(jīng) PE3236 內(nèi)部運(yùn)算后輸出 PD_D 和 PD_U, PD_D、PD_U經(jīng)過環(huán)路濾波對(duì)噪聲和雜散等干擾進(jìn)行擬制后得到壓控振蕩器(VCO)的控制電壓，控制壓控振蕩器(VCO)輸出FiruFu^當(dāng)環(huán)路鎖定后(Fp = Fe)，輸出鎖定頻率。Floi = Fin = (M+l) XFr/ (R+1)圖5為使用模擬開關(guān)ADG904實(shí)現(xiàn)對(duì)四只窄帶濾波器進(jìn)行選擇切換的的結(jié)構(gòu)和工作原理框圖。窄帶濾波器的帶寬即為分辨率帶寬RBW。為滿足設(shè)計(jì)要求，本實(shí)施例采用四只中心頻率為21. 4MHz，帶寬分別為IKHz、3KHz、IOKHz、30KHz的石英晶體濾波器。濾波器的選擇由 CPU根據(jù)上位機(jī)的命令通過控制模擬開關(guān)的切換來實(shí)現(xiàn)。圖5ADG904的選擇輸入端AO、Al接CPU的控制端口，四只窄帶濾波器的輸入均接待測(cè)中頻信號(hào)，輸出分別接ADG904的四個(gè)輸入端輸入1、輸入2、輸入3和輸入4。而ADG904 的輸出端接對(duì)數(shù)變換器的輸入端。當(dāng)控制信號(hào)1認(rèn)0”分別為“00，01，10，11”時(shí)，輸入1、輸入2、輸入3、輸入4依次與輸出端接通，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)四只窄帶濾波器的選擇切換，即RBW的選擇切換。圖6顯示頻譜信息采集卡1之軟件流程圖單片機(jī)軟件的流程是，單片機(jī)加電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，隨后進(jìn)入缺省的工作模式等待接收上位機(jī)發(fā)來的指令及參數(shù)。單片機(jī)對(duì)串口接收到的測(cè)試指令，進(jìn)行分析，根據(jù) “CF”(中心頻率)、“SPAN”(掃描寬度)、“STEP”(掃描步距)等參數(shù)計(jì)算并設(shè)置頻率掃描的 "START FREQ"(起始頻率)、“STOP FREQ"(終止頻率)。完成上述動(dòng)作后，單片機(jī)從“START FREQ” (起始頻率)開始，以“STEP” (掃描步距)為單位逐步進(jìn)行頻率掃描。每掃一步，單片機(jī)根據(jù)掃描點(diǎn)頻率值計(jì)算并寫DDS頻率控制字，用以合成出指定頻率的本振信號(hào)FM1。等頻率合成器穩(wěn)定后，單片機(jī)依照設(shè)定的工作模式啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)經(jīng)混頻、對(duì)數(shù)變換、放大后的待測(cè)信號(hào)采樣、轉(zhuǎn)換，再經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換為dan值后生成測(cè)試結(jié)果字符串，并通過串行同步 /異步(USART)通信模塊再經(jīng)通信接口 6發(fā)送給上位機(jī)。隨后，單片機(jī)開始掃描下一個(gè)頻率點(diǎn)，并判斷該點(diǎn)頻率值是否為“STOP FREQ” (終止頻率)，如否，重復(fù)上個(gè)掃描點(diǎn)工作過程， 如是，發(fā)送字符‘E’結(jié)束本輪掃描。
權(quán)利要求
1.衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，其特征在于由頻譜信息采集模塊、機(jī)箱和電源三部分組成；機(jī)箱內(nèi)設(shè)有固定頻譜信息采集模塊的滑軌槽，機(jī)箱前面板上設(shè)有頻譜信息采模塊的狀態(tài)指示面板和總電源開關(guān)；所述頻譜信息采集模塊，由頻譜信息采集卡(1)、狀態(tài)指示面板O)、屏蔽殼(3)、滑軌 (4)組成；頻譜信息采集卡(1)固定在屏蔽殼(3)內(nèi)，狀態(tài)指示面板O)固定在屏蔽殼(3) 外側(cè)，滑軌(4)固定在屏蔽殼C3)之上下兩側(cè)；頻譜信息采集卡(1)上設(shè)有中頻信號(hào)輸入接口(5)，通信接口(6)，電源接口(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，其特征在于頻譜信息采集模塊為一塊或多個(gè)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，其特征在于頻譜信息采集卡(1)由單片機(jī)、衰減電阻、放大器、帶通濾波器、數(shù)字頻率合成器、鎖相環(huán)電路、二級(jí)混頻、四選一模擬開關(guān)、窄帶濾波器、對(duì)數(shù)變換器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、串行同步/異步通信模塊構(gòu)成；單片機(jī)控制著數(shù)字頻率合成器、四選一模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、串行同步/異步通信模塊；四選一模擬開關(guān)在單片機(jī)的控制下對(duì)四只窄帶濾波器進(jìn)行選擇切換，以不同的分辨率帶寬將信號(hào)輸入對(duì)數(shù)變換器；對(duì)數(shù)變換器將接收到的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，然后輸出一個(gè)幅度與之相對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換模塊將輸入的經(jīng)放大的直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理；串行同步/異步通信模塊將單片機(jī)處理后的測(cè)試結(jié)果字符串經(jīng)通信接口(6)發(fā)送到上位機(jī)；帶通濾波器抑制噪聲和雜散等干擾；衰減電阻、放大器為輸入輸出提供電平匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，其特征在于，頻譜信息采集卡(1)的軟件部分，通過單片機(jī)執(zhí)行如下程序1)加電后，進(jìn)行初始化；2)串口接收上位機(jī)發(fā)來的測(cè)試指令；3)分析測(cè)試指令，提取各個(gè)參數(shù)；4)計(jì)算起始頻率，終止頻率；5)以起始頻率為起點(diǎn)，以步距為單位，以終止頻率為終點(diǎn)，逐步進(jìn)行頻率掃描；6)根據(jù)掃描點(diǎn)頻率值計(jì)算并設(shè)置DDS控制字，計(jì)算中涉及到的公式(Fuh= Fin = (M+l) XFr/(R+l) ,Fr = (APhaseXSystem Clock)/232, Floi = Fif1+Fee1)；7)等待頻率合成器穩(wěn)定后，啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，對(duì)經(jīng)混頻、對(duì)數(shù)變換、放大后的待測(cè)信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字值；8)將采樣、轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)字值轉(zhuǎn)換為cffim值，并匯同別的參數(shù)生成測(cè)試結(jié)果字符串；9)通過串行同步/異步模塊(USART)將測(cè)試結(jié)果字符串發(fā)送給上位機(jī)；10)掃描下一個(gè)頻率點(diǎn)，并判斷該點(diǎn)是否是終止頻率點(diǎn)如否，重復(fù)6)、7)、8)、9)步動(dòng)作，如是，發(fā)送字符‘E’到上位機(jī)，結(jié)束本輪掃描。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，其特征在于頻譜信息采集卡(1)的工作步驟如下1)載波信號(hào)經(jīng)中頻輸入接口(5)輸入，再經(jīng)衰減成載波信號(hào)Fkei ；2)頻率合成器和鎖相環(huán)將基準(zhǔn)頻率合成出高穩(wěn)定度的本振頻率信號(hào)Fuh；3)Feei與Fun進(jìn)行第一次混頻出固定中頻信號(hào)Fifi；4)濾波后與基準(zhǔn)頻率二次混頻出固定中頻信號(hào)Fif2；5)經(jīng)四選一模擬開關(guān)切換濾波、對(duì)數(shù)變換、放大及A/D轉(zhuǎn)換，以載波信號(hào)的功率譜密度形式通過串行同步/異步(USART)通信模塊再經(jīng)通信接口(6)發(fā)送給上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波信號(hào)頻譜的監(jiān)測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，其特征在于電源采用一塊多路開關(guān)電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星地面站中頻信號(hào)頻譜自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，由頻譜信息采集模塊、機(jī)箱和電源組成；所述頻譜信息采集模塊，由頻譜信息采集卡、狀態(tài)指示面板、屏蔽殼、滑軌構(gòu)成；頻譜信息采集卡由硬件和單片機(jī)軟件組成，并設(shè)有中頻信號(hào)輸入接口、通信接口、電源接口。頻譜信息采集卡具有多次混頻、切換濾波、對(duì)數(shù)變換、放大、A/D轉(zhuǎn)換及串口通信的功能。本發(fā)明之自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，實(shí)現(xiàn)了用一個(gè)專用中頻頻譜信息采集模塊完成所需的頻譜測(cè)量；增加頻譜采集模塊數(shù)量，可以擴(kuò)展頻譜測(cè)量范圍；并利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及其軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊網(wǎng)全網(wǎng)頻率資源的無縫自動(dòng)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)告警，從而提高通信質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01R23/165GK102364348SQ201110372828
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者趙淑琴, 錢祖國(guó), 魏小坤 申請(qǐng)人:西安欣業(yè)科技發(fā)展有限公司