專利名稱：一種數字化電磁輻射接收設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電磁輻射掃描設備技術領域。
技術背景電磁輻射掃描設備國內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行掃描，由頻譜分析儀接收掃描數據并加以記錄。這種掃描方式存在掃描速度慢，對不同待測物需重新設定其掃描區間及掃描高度等弊端。國外已有平面電磁輻射掃描設備，依靠小型探測天線陣列、電子開關、微波網絡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據。由于目前的平面電磁輻射掃描設備，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、動態顯示待測物電磁輻射變化，給實際應用帶來了不便。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種數字化電磁輻射接收設備；使用數字化電磁輻射接收設備代替傳統頻譜分析儀，提高平面電磁輻射掃描速度。一種數字化電磁輻射接收設備，其特征在于所述設備由變頻組件、數字信號處理機、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，經過初次濾波后與本振混頻， 得到的信號再濾波放大轉變為低中頻信號。通過變頻組件的處理得到的低中頻信號輸入數字信號處理機處理。所述數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A/D變換，再由FPGA進行采樣控制及濾波等預處理，再由DSP完成信號頻譜分析，通過USB接口模塊輸入計算機進行存儲和處理。本實用新型帶來以下有益效果采用了數字信號處理技術，使得頻譜分析速度大為提高，使電磁輻射接收設備可以實現快速掃描。
圖1數字化電磁輻射接收設備原理框圖具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的描述該設備由變頻組件、數字信號處理機、本振和計算機組成，各組成部分之間的連接關系如圖1所示。變頻組件將接收的射頻信號轉變為低中頻信號，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。數字信號處理機為本實用新型中的關鍵部分，負責處理通過變頻的低中頻信號。 經數字信號處理機處理后的低中頻信號輸入計算機進行存儲和處理。數字信號處理機采用寬帶信號處理系統，其前端采樣速率范圍0 20. 48MHz，理論上帶寬可達10MHz。由于變頻組件輸出中頻帶寬為2MHz，因此數字信號處理機的處理帶寬也設為2MHz。通過數字信號處理機，對中頻信號進行采樣、濾波、頻譜分析，即可得到 2MHz的寬帶信號頻譜特性。由于采用了數字信號處理技術，使得頻譜分析速度大為提高，為電磁輻射接收設備快速掃描功能打下基礎。掃描控制軟件依據用Microsoft Visual C#環境編制，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的工作。數字信號處理機接收處理過的信號輸入到計算機中，進行下一步處理，顯示。其控制流程如下初始化接收機，設置起始掃描頻率；選通特定天線單元；在2MHz帶寬內進行掃描，保存掃描結構；依次選通另一路天線單元，重復掃描，并保存結果；直至所有天線都掃描結束后，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為例，采用傳統頻譜分析儀作為接收設備，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，則系統掃描時間為天線單元數X (天線切換時間+掃頻時間+數據傳輸時間)= 16X16X (lOOus+lOOms+lOOms) = 51225.6ms。例 1設本振設定及穩定時間為500us，接收機帶寬為2MHz，接收一次數據處理時間為 lOOus，采用快速數字化電磁輻射接收設備后掃描時間為(掃描帶寬/接收機帶寬)X(天線單元數X (天線切換時間+處理數據時間)+ 本振穩定時間)=(100/2) X (16X 16X (100us+100us)+500us) = 2585ms。因此采用快速數字化電磁輻射接收設備后掃描速度提高約20倍！若僅對某個特定頻點進行掃描，采用快速數字化電磁輻射接收設備后掃描時間為天線單元數X (天線切換時間+處理數據時間)+本振穩定時間= (16X16X (100us+100us)+500us = 51. 7ms。因此對特定干擾頻點可實現實時、連續掃描。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]本振采用數控點頻本振，以2MHz為間隔，具有數控接口，且本振穩定時間短，穩定度尚。數字信號處理機由DSP、FPGA、AD等構成，由AD完成模擬信號到數字信號的轉換； 由FPGA完成采樣控制及濾波等預處理功能；由DSP完成信號頻譜分析。系統控制、天線掃描控制、本振控制及數據傳輸功能均由DSP完成。數字化電磁輻射接收設備的工作方式如下1.將掃描范圍按照接收機帶寬分為若干個區域；2.設置本振頻率為起始掃描區域頻率；3.控制陣列天線，選通1路天線通道；4.對天線接收信號進行處理及頻譜分析；5.保存頻譜分析數據；6.控制天線陣列，選通另一路天線通道；7.重復步驟3-5，直至全部天線都選通過；8.設置本振頻率為下一個掃描區域頻率，重復步驟2-8，直至包含整個掃描頻率范圍；9.將數據整理，上傳至電腦。
權利要求1. 一種數字化電磁輻射接收設備，其特征在于所述設備由變頻組件、數字信號處理機、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，經過初次濾波后與本振混頻， 得到的信號再濾波放大轉變為低中頻信號；通過變頻組件的處理得到的低中頻信號輸入數字信號處理機處理；所述數字信號處理機由A/D變換模塊、FPGA、DSP、USB接口模塊組成； 低中頻信號經A/D變換，再由FPGA進行采樣控制及濾波預處理，再由DSP完成信號頻譜分析，通過USB接口模塊輸入計算機進行存儲和處理。
專利摘要本實用新型涉及電磁輻射掃描設備技術領域。所要解決的技術問題是提供一種數字化電磁輻射接收設備；使用數字化電磁輻射接收設備代替傳統頻譜分析儀，提高平面電磁輻射掃描速度。其特征在于所述設備由變頻組件、數字信號處理機、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字信號處理技術，使得頻譜分析速度大為提高，使電磁輻射接收設備可以實現快速掃描。
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 優先權日2010年12月17日
發明者周順滿, 蔣繼鳳, 韓非 申請人:上海無線電設備研究所