專利名稱：一種數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電磁輻射掃描設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景電磁輻射掃描設(shè)備國內(nèi)目前普遍采用機械掃描方式，將掃描探頭固定在可沿X、Y 軸移動的掃描平臺上，由平臺帶動掃描探頭在待測物表面進(jìn)行掃描，由頻譜分析儀接收掃描數(shù)據(jù)并加以記錄。這種掃描方式存在掃描速度慢，對不同待測物需重新設(shè)定其掃描區(qū)間及掃描高度等弊端。國外已有平面電磁輻射掃描設(shè)備，依靠小型探測天線陣列、電子開關(guān)、微波網(wǎng)絡(luò)完成空間不同位置的電磁輻射接收，通過頻譜分析儀接收測量數(shù)據(jù)。由于目前的平面電磁輻射掃描設(shè)備，其信號接收裝置依舊采用頻譜分析儀，因此掃描速度依舊較慢，且無法實時、動態(tài)顯示待測物電磁輻射變化，給實際應(yīng)用帶來了不便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備；使用數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)頻譜分析儀，提高平面電磁輻射掃描速度。一種數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備由變頻組件、數(shù)字信號處理機、本振和計算機組成；所述本振為變頻組件提供所需要的本振信號，使射頻信號與本振信號混頻，得到所需的中頻信號；所述變頻組件接收射頻信號，經(jīng)過初次濾波后與本振混頻， 得到的信號再濾波放大轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭蓄l信號。通過變頻組件的處理得到的低中頻信號輸入數(shù)字信號處理機處理。所述數(shù)字信號處理機主要由A/D變換模塊、FPGA、DSP、USB接口模塊組成；低中頻信號經(jīng)A/D變換，再由FPGA進(jìn)行采樣控制及濾波等預(yù)處理，再由DSP完成信號頻譜分析，通過USB接口模塊輸入計算機進(jìn)行存儲和處理。本實用新型帶來以下有益效果采用了數(shù)字信號處理技術(shù)，使得頻譜分析速度大為提高，使電磁輻射接收設(shè)備可以實現(xiàn)快速掃描。

圖1數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備原理框圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步的描述該設(shè)備由變頻組件、數(shù)字信號處理機、本振和計算機組成，各組成部分之間的連接關(guān)系如圖1所示。變頻組件將接收的射頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭蓄l信號，同時濾出帶外干擾信號，頻帶寬度范圍1. 95MHz 2. 05MHz。通過變頻處理后的低中頻信號輸入下一級組件，即數(shù)字信號處
3理機。本振為變頻組件提供所需要的本振信號，使射頻信號與本振信號混頻，得到所需的中頻信號。數(shù)字信號處理機為本實用新型中的關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)處理通過變頻的低中頻信號。 經(jīng)數(shù)字信號處理機處理后的低中頻信號輸入計算機進(jìn)行存儲和處理。數(shù)字信號處理機采用寬帶信號處理系統(tǒng)，其前端采樣速率范圍0 20. 48MHz，理論上帶寬可達(dá)10MHz。由于變頻組件輸出中頻帶寬為2MHz，因此數(shù)字信號處理機的處理帶寬也設(shè)為2MHz。通過數(shù)字信號處理機，對中頻信號進(jìn)行采樣、濾波、頻譜分析，即可得到 2MHz的寬帶信號頻譜特性。由于采用了數(shù)字信號處理技術(shù)，使得頻譜分析速度大為提高，為電磁輻射接收設(shè)備快速掃描功能打下基礎(chǔ)。掃描控制軟件依據(jù)用Microsoft Visual C#環(huán)境編制，嵌入在計算機中，用來控制接收機及整個平面電磁輻射掃描系統(tǒng)的工作。數(shù)字信號處理機接收處理過的信號輸入到計算機中，進(jìn)行下一步處理，顯示。其控制流程如下初始化接收機，設(shè)置起始掃描頻率；選通特定天線單元；在2MHz帶寬內(nèi)進(jìn)行掃描，保存掃描結(jié)構(gòu)；依次選通另一路天線單元，重復(fù)掃描，并保存結(jié)果；直至所有天線都掃描結(jié)束后，切換本振頻率，重新開始新一輪掃描。以IOOMHz掃描帶寬，16x16天線單元的電磁輻射掃描系統(tǒng)為例，采用傳統(tǒng)頻譜分析儀作為接收設(shè)備，其掃描速度估算如下掃描帶寬100MHz，分辨率帶寬為100kHz，則單次掃頻時間約為100ms。掃描信號通過GPIB傳輸至PC中，單次傳輸時間約為100ms。天線切換時間定為100us。每個天線單元完成單次掃頻后再切換至另一天線，則系統(tǒng)掃描時間為天線單元數(shù)X (天線切換時間+掃頻時間+數(shù)據(jù)傳輸時間)= 16X16X (lOOus+lOOms+lOOms) = 51225.6ms。例 1設(shè)本振設(shè)定及穩(wěn)定時間為500us，接收機帶寬為2MHz，接收一次數(shù)據(jù)處理時間為 lOOus，采用快速數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備后掃描時間為(掃描帶寬/接收機帶寬)X(天線單元數(shù)X (天線切換時間+處理數(shù)據(jù)時間)+ 本振穩(wěn)定時間)=(100/2) X (16X 16X (100us+100us)+500us) = 2585ms。因此采用快速數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備后掃描速度提高約20倍！若僅對某個特定頻點進(jìn)行掃描，采用快速數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備后掃描時間為天線單元數(shù)X (天線切換時間+處理數(shù)據(jù)時間)+本振穩(wěn)定時間= (16X16X (100us+100us)+500us = 51. 7ms。因此對特定干擾頻點可實現(xiàn)實時、連續(xù)掃描。變頻組件原理與頻譜分析儀前端類似，采用混頻及濾波電路完成變頻功能。[0037]本振采用數(shù)控點頻本振，以2MHz為間隔，具有數(shù)控接口，且本振穩(wěn)定時間短，穩(wěn)定度尚。數(shù)字信號處理機由DSP、FPGA、AD等構(gòu)成，由AD完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換； 由FPGA完成采樣控制及濾波等預(yù)處理功能；由DSP完成信號頻譜分析。系統(tǒng)控制、天線掃描控制、本振控制及數(shù)據(jù)傳輸功能均由DSP完成。數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備的工作方式如下1.將掃描范圍按照接收機帶寬分為若干個區(qū)域；2.設(shè)置本振頻率為起始掃描區(qū)域頻率；3.控制陣列天線，選通1路天線通道；4.對天線接收信號進(jìn)行處理及頻譜分析；5.保存頻譜分析數(shù)據(jù)；6.控制天線陣列，選通另一路天線通道；7.重復(fù)步驟3-5，直至全部天線都選通過；8.設(shè)置本振頻率為下一個掃描區(qū)域頻率，重復(fù)步驟2-8，直至包含整個掃描頻率范圍；9.將數(shù)據(jù)整理，上傳至電腦。
權(quán)利要求1. 一種數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備由變頻組件、數(shù)字信號處理機、本振和計算機組成；所述本振為變頻組件提供所需要的本振信號，使射頻信號與本振信號混頻，得到所需的中頻信號；所述變頻組件接收射頻信號，經(jīng)過初次濾波后與本振混頻， 得到的信號再濾波放大轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭蓄l信號；通過變頻組件的處理得到的低中頻信號輸入數(shù)字信號處理機處理；所述數(shù)字信號處理機由A/D變換模塊、FPGA、DSP、USB接口模塊組成； 低中頻信號經(jīng)A/D變換，再由FPGA進(jìn)行采樣控制及濾波預(yù)處理，再由DSP完成信號頻譜分析，通過USB接口模塊輸入計算機進(jìn)行存儲和處理。
專利摘要本實用新型涉及電磁輻射掃描設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。所要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備；使用數(shù)字化電磁輻射接收設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)頻譜分析儀，提高平面電磁輻射掃描速度。其特征在于所述設(shè)備由變頻組件、數(shù)字信號處理機、本振和計算機組成。本實用新型帶來以下有益效果采用了數(shù)字信號處理技術(shù)，使得頻譜分析速度大為提高，使電磁輻射接收設(shè)備可以實現(xiàn)快速掃描。
文檔編號H04B17/00GK202004763SQ20102066990
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者周順滿, 蔣繼鳳, 韓非 申請人:上海無線電設(shè)備研究所