CN109217913A - 一种卫星干扰源地面搜测系统 - Google Patents

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辛德成
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陈文胜
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    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/40—Monitoring; Testing of relay systems

Abstract

本发明公开了一种卫星干扰源地面搜测系统，包括：天线分系统和超小型频谱仪分系统；天线分系统包括：喇叭天线和低噪声放大器模块；超小型频谱仪分系统包括：频谱仪、N型头母头和LCD触摸屏；喇叭天线与低噪声放大器模块连接，用于接收输入信号；低噪声放大器模块，用于对输入信号进行放大处理后发送至超小型频谱仪分系统；N型头母头设置在频谱仪顶端，用于接收经所述低噪声放大器模块放大处理后的输入信号；频谱仪，用于对所述输入信号进行频谱分析，根据频谱分析结果，确定搜测信息；LCD触摸屏设置在频谱仪的任一侧面，用于接收搜测信息并显示。本发明旨在解决搜测设备庞大、操作繁琐、灵敏度低，有效搜测距离短、以及搜测效率低的问题。

Description

一种卫星干扰源地面搜测系统
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种卫星干扰源地面搜测系统。
背景技术
卫星通信系统是一个开放的无线通信系统，换而言之，如果不考虑商业许可和法律许可，仅从技术实现层面而言，设置在一颗卫星覆盖区域中任何两点的两个地球站都可以使用该卫星来转发信号实现远距离通信。正是由于上述开放性，卫星通信系统与地面通信系统相比更容易受到干扰和盗用。近几年来随着卫星公司在轨通信卫星数量及用户业务的逐年增加，上述非法盗用类干扰事件越来越多，越来越频繁，这些干扰严重影响了卫星上合法用户的通信业务质量。
要查找到产生干扰的地球站的确切位置，使用普通的频谱监测设备是做不到的，必须使用卫星干扰源定位系统先定位出干扰源的大致区域(一般在10km×60km范围内)，然后再使用地面搜测系统到该区域进行拉网式搜测，方能最终搜查到干扰站。因此便携、可靠的卫星干扰源地面搜测系统在整个行动中显得尤为重要。
近两年的不明干扰站地面搜测实践说明，要在几百平方公里的范围内搜查到干扰站的确切位置确非易事，凭借手持全向天线或商用喇叭天线，和商用LNA组成的传统干扰搜测设备，以及逐步逼近式的简单搜测方法，是很难迅速搜测到不明干扰站微波信号源的确切位置的，也就是说，搜测效率和成功率都非常低。
传统搜测设备的搜测灵敏度低，有效搜测距离不够远。由于手持全向天线几乎没有增益(1-2dB)，一般的商用LNA噪声温度比较高(通常大于200K)，所以，由上述天线和LNA组成的搜测系统的搜测灵敏度低，搜测效率低。
城市建筑物对电磁波的传播形成了阻挡和反射，其中，建筑物阻挡现象使得干扰信号搜寻和测量定位变得更加困难，虽然建筑物反射效应可以帮助搜寻电磁波，但它妨碍了定位电磁波发射站的真实方向。
每次干扰载波出现的时间较短，通常不超过8小时，且每次出现时间和频点都没有规律，这对搜查干扰站的搜查速度提出很高的要求。因为干扰站通常都在外地，搜测人员赶到干扰站所在区域至少需要半天时间，搜测人员能够进行搜测的时间每次最多只有2-3个小时，如果搜测设备过于庞大，不能随身携带，耽误搜测时间，将会极大的削减搜测的成功率。
因此，如何设计更加小巧便携的卫星干扰源地面搜测系统，成为我们工作亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种卫星干扰源地面搜测系统，旨在解决搜测设备庞大、操作繁琐、灵敏度低，有效搜测距离短、以及搜测效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种卫星干扰源地面搜测系统，包括：天线分系统和超小型频谱仪分系统；其中，所述天线分系统，包括：喇叭天线和低噪声放大器模块；超小型频谱仪分系统，包括：频谱仪、N型头母头和LCD触摸屏；
喇叭天线与低噪声放大器模块连接，用于接收输入信号；
低噪声放大器模块，用于获取所述喇叭天线接收到的输入信号，对所述输入信号进行放大处理后发送至超小型频谱仪分系统；
N型头母头设置在频谱仪顶端，用于接收经所述低噪声放大器模块放大处理后的输入信号；
频谱仪，用于对所述输入信号进行频谱分析，根据频谱分析结果，确定搜测信息；
LCD触摸屏设置在频谱仪的任一侧面，用于接收所述搜测信息并显示。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，
喇叭天线的材料为铜；
喇叭天线的尺寸为：160mm*135m*370mm。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，所述天线分系统，还包括：把手；
把手沿所述喇叭天线的两个极化方向设置。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，
把手的长度为200mm。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，所述低噪声放大器模块，包括：波导、低噪声放大器和壳体；
低噪声放大器设置在所述壳体内，用于对所述输入信号进行放大处理；
波导设置在所述低噪声放大器前端，用于连接所述喇叭天线和所述低噪声放大器。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，所述低噪声放大器模块，还包括：LED显示灯、开关键、信号输出口、充电电源口和蓄电池；
LED显示灯、开关键、信号输出口和充电电源口均设置在所述壳体上；
蓄电池设置在所述壳体内，为所述低噪声放大器模块供电，并通过所述充电电源口进行充电；
经所述低噪声放大器放大处理后的输入信号通过所述信号输出口输出至超小型频谱仪分系统；
LED显示灯，用于显示充电、充满、工作和欠压四种工作状态；
开关键，用于控制低噪声放大器模块的启动或关闭
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，
低噪声放大器模块的尺寸为：120m*90mm*40mm。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，所述超小型频谱仪分系统，还包括：散热口、充电口、数据传输口、三防橡胶和蓄电池组；
散热口设置在频谱仪底部；
三防橡胶分别设置在频谱仪的底部和顶部；
蓄电池组用于为所述超小型频谱仪分系统供电，并通过所述充电口进行充电；
输出传输口，用于将频谱分析结果传输至LCD触摸屏。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，
超小型频谱仪分系统的尺寸为：200mm*96mm*67mm，质量为1.25kg。
在上述卫星干扰源地面搜测系统中，所述频谱仪，包括：高频处理模块、信息处理模块、中央控制模块、GPS模块、WIFI模块、内存模块和闪存模块；
高频处理模块，用于对输入信号进行采集；
信息处理模块，用于对高频处理模块采集的输入信号进行处理，输出数字信号；
中央控制模块，用于接收信息处理模块输出的数字信号，并将所述数字信号发送至LCD触摸屏进行显示；
GPS模块，用于对超小型频谱仪分系统进行定位；
WIFI模块，用于通过无线网络进行数据下载和上传；
内存模块和闪存模块，用于对数据进行存储。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种卫星干扰源地面搜测系统，在不牺牲搜测距离的情况下，将设备小型化，整个系统灵活便捷；整个系统的高集成度提高了整个系统稳定性、便捷性。整个系统持续工作时间维持在6个小时，保证了长时间的野外工作。
(2)天线分系统的低噪声放大器模块尺寸为120mm*90m*40mm，根据整个系统量身定做，保障了整个系统的有效搜测距离，无建筑阻挡环境下的最大搜测距离为16.4公里，有建筑阻挡和反射环境下最大搜测距离为5.2公里。
(3)超小型频谱仪分系统的尺寸为200mm*96mm*67mm，含电池情况下重量为1.25kg，轻便快捷，便于携带，且该超小型频谱仪分系统设有LCD触摸屏，在高清显示的同时还能够通过屏幕对设备进行操作，从而节省了设备按键的空间，提高集成度的同时，缩小了整体设备的体积。
(4)超小型频谱仪分系统上下两端设有三防橡胶，有效防止设备因撞击而产生的损伤。
(5)超小型频谱仪采用Android系统，方便操作。并且该超小型频谱仪设备装有GPS模块，方便找到天线之后计算天线的角度，为更精确查找天线奠定了基础。该超小型频谱仪分系统还配备有WIFI模块，方便该系统将测试数据导出，提高了整体系统的方便实用性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种卫星干扰源地面搜测系统的结构框图；
图2是本发明实施例中一种超小型频谱仪分系统的结构示意图；
图3是本发明实施例中一种喇叭天线的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种低噪声放大器模块的结构示意图；
图5是本发明实施例中一种频谱仪的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
本发明所述的卫星干扰源地面搜测系统，可实现远距离搜测与现有卫星干扰源定位系统精确度相契合，并将其范围包含在搜测范围内，提高了设备灵敏度，能够达到通过特定搜测方法辨别出是否为反射电磁波的目的。经实验验证，本发明所述的卫星干扰源地面搜测系统在搜测Ku频段上下行频率时，无建筑物阻挡环境下的最大搜测距离约为16.4公里，有建筑物阻挡和反射环境下的最大搜测距离约为5.2公里。
参照图1，示出了本发明实施例中一种卫星干扰源地面搜测系统的结构框图。参照图2，示出了本发明实施例中一种超小型频谱仪分系统的结构示意图。在本实施例中，所述卫星干扰源地面搜测系统，包括：天线分系统101和超小型频谱仪分系统102。
如图1和2，在本实施例中，天线分系统101具体可以包括：喇叭天线1011和低噪声放大器模块1012。超小型频谱仪分系统102具体可以包括：频谱仪1021、N型头母头(即信号接入口)1022和LCD触摸屏1023。
在本实施例中，喇叭天线与低噪声放大器模块连接，用于接收输入信号；低噪声放大器模块，用于获取所述喇叭天线接收到的输入信号，对所述输入信号进行放大处理后发送至超小型频谱仪分系统；N型头母头设置在频谱仪顶端，用于接收经所述低噪声放大器模块放大处理后的输入信号；频谱仪，用于对所述输入信号进行频谱分析，根据频谱分析结果，确定搜测信息；LCD触摸屏设置在频谱仪的任一侧面，用于接收所述搜测信息并显示。
在本发明的一优选实施例中，参照图3，示出了本发明实施例中一种喇叭天线的结构示意图，如图3，所述天线分系统101还可以包括：把手1013。其中，把手沿所述喇叭天线的两个极化方向设置。
其中，喇叭天线的喇叭天线增益为25db，使用频段为Ku上行全频段，喇叭天线的材料可以为铜；喇叭天线的尺寸设计可以基于典型地球站天线在地平平面上的旁瓣辐射进行设计，如，喇叭天线的尺寸可以为：160mm*135m*370mm；把手的长度可以为200mm。天线分系统可以将信号放大到大于便携式频谱仪三个灵敏度中最低灵敏度的15db以上。
在本发明的一优选实施例中，参照图4，示出了本发明实施例中一种低噪声放大器模块的结构示意图，如图4，所述低噪声放大器模块1012具体可以包括：波导10121、低噪声放大器10122和壳体10123。其中，低噪声放大器设置在所述壳体内，用于对所述输入信号进行放大处理；波导设置在所述低噪声放大器前端，用于连接所述喇叭天线和所述低噪声放大器。
进一步优选的，如图4，所述低噪声放大器模块还可以包括：LED显示灯10124、开关键10125、信号输出口10126(如，SMA口)、充电电源口10127和蓄电池。其中，LED显示灯、开关键、信号输出口和充电电源口均设置在所述壳体上；蓄电池设置在所述壳体内，为所述低噪声放大器模块供电，并通过所述充电电源口进行充电；经所述低噪声放大器放大处理后的输入信号通过所述信号输出口输出至超小型频谱仪分系统；LED显示灯，用于显示充电、充满、工作和欠压四种工作状态；开关键，用于控制低噪声放大器模块的启动或关闭。例如，LED显示灯具体可以有四个不同颜色的显示灯，通过不同颜色的亮起来显示充电、充满、工作和欠压四种工作状态。
其中，所述低噪声放大器模块的尺寸可以为：120m*90mm*40mm；低噪声放大器模块的噪声温度为100K，增益为60db。
在本发明的一优选实施例中，如图2，所述超小型频谱仪分系统，还可以包括：散热口1024、充电口1025、数据传输口1026(如，Type-C型号接口)、三防橡胶1027和蓄电池组1028。其中，散热口设置在频谱仪底部；三防橡胶分别设置在频谱仪的底部和顶部；蓄电池组用于为所述超小型频谱仪分系统供电，并通过所述充电口进行充电；输出传输口，用于将频谱分析结果传输至LCD触摸屏。
其中，超小型频谱仪分系统的尺寸可以为：200mm*96mm*67mm。该超小型频谱仪分系统含蓄电池组的情况下重量为1.25kg，便于携带。蓄电池组能够持续为所述分系统供电6小时。
在本发明的一优选实施例中，参照图5，示出了本发明实施例中一种频谱仪的结构框图。在本实施例中，所述频谱仪具体可以包括：高频处理模块、信息处理模块、中央控制模块、GPS模块、WIFI模块、内存模块和闪存模块。其中，高频处理模块，用于对输入信号进行采集；信息处理模块，用于对高频处理模块采集的输入信号进行处理，输出数字信号；中央控制模块，用于接收信息处理模块输出的数字信号，并将所述数字信号发送至LCD触摸屏进行显示；GPS模块，用于对超小型频谱仪分系统进行定位；WIFI模块，用于通过无线网络进行数据下载和上传；内存模块和闪存模块，用于对数据进行存储，例如，中央控制模块在进行数据处理时会用到闪存模块，并将需要存储的信息存储到内存模块。
基于上述实施例，下面对本发明所述的卫星干扰源地面搜测系统的工作原理进行简单说明：
首先，开展搜测行动的前提是通过卫星干扰源定位给出一个区域范围(10km×60km左右)；然后，通过地面干扰源搜测系统继续开展剩余工作。由于本发明所述的卫星干扰源地面搜测系统整体尺寸较小，便于携带组装，能够快速出动，提高工作的有效性。地面干扰源搜测系统的搜测范围在在无建筑物阻挡环境下的最大搜测距离约为16.4公里，在有建筑物阻挡和反射环境下的最大搜测距离约为5.2公里。通过使用本发明所述的卫星干扰源地面搜测系统，在给出的大概区域内选取8到10个高点，即可完成整个区域搜测任务。设置在喇叭天线上的把手能够提高整个系统的操作性，方便快捷，提高了整个系统的科学性和实用性。低噪声放大器可持续工作6小时，超小型频谱仪分系统可持续工作6小时，保证整个系统的野外工作时间。在给出的干扰范围内分散性选取8到10个制高点进行搜测，保证选取的点能够完整的覆盖到给出的干扰范围，避免遮挡，同时作业时应在高点360度搜测，避免反射、折射等情况导致搜测时间延长。电磁信号通过喇叭天线集聚能量，将信号提高增益传入到低噪声放大器，低噪声放大器将电磁信号转为电信号并进行放大后输出给超小型频谱仪分系统，提高了搜测的范围，增加了设备的可用性。超小型频谱仪分系统采用亮度可调的LCD触摸屏，能够清楚的显示信号，并且超小型频谱仪分系统的尺寸为200mm*96mm*67mm，轻便快捷，提高了设备的机动性。超小型频谱仪分系统可通过触屏操作，数据可存在本机，也可通过WIFI模块或者Type-C接口传送到其他设备，所述超小型频谱仪分系统采用Andriod系统，操作简便易懂。找到可疑天线后可通过超小型频谱仪分系统的GPS模块进行定位，得出可疑天线的经纬度，从而可以大概判断出天线的朝向，为排查可疑天线提供有力帮助。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，包括：天线分系统和超小型频谱仪分系统；其中，所述天线分系统，包括：喇叭天线和低噪声放大器模块；超小型频谱仪分系统，包括：频谱仪、N型头母头和LCD触摸屏；
喇叭天线与低噪声放大器模块连接，用于接收输入信号；
低噪声放大器模块，用于获取所述喇叭天线接收到的输入信号，对所述输入信号进行放大处理后发送至超小型频谱仪分系统；
N型头母头设置在频谱仪顶端，用于接收经所述低噪声放大器模块放大处理后的输入信号；
频谱仪，用于对所述输入信号进行频谱分析，根据频谱分析结果，确定搜测信息；
LCD触摸屏设置在频谱仪的任一侧面，用于接收所述搜测信息并显示。
2.根据权利要求1所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，
喇叭天线的材料为铜；
喇叭天线的尺寸为：160mm*135m*370mm。
3.根据权利要求1所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，所述天线分系统，还包括：把手；
把手沿所述喇叭天线的两个极化方向设置。
4.根据权利要求3所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，
把手的长度为200mm。
5.根据权利要求1所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，所述低噪声放大器模块，包括：波导、低噪声放大器和壳体；
低噪声放大器设置在所述壳体内，用于对所述输入信号进行放大处理；
波导设置在所述低噪声放大器前端，用于连接所述喇叭天线和所述低噪声放大器。
6.根据权利要求5所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，所述低噪声放大器模块，还包括：LED显示灯、开关键、信号输出口、充电电源口和蓄电池；
LED显示灯、开关键、信号输出口和充电电源口均设置在所述壳体上；
蓄电池设置在所述壳体内，为所述低噪声放大器模块供电，并通过所述充电电源口进行充电；
经所述低噪声放大器放大处理后的输入信号通过所述信号输出口输出至超小型频谱仪分系统；
LED显示灯，用于显示充电、充满、工作和欠压四种工作状态；
开关键，用于控制低噪声放大器模块的启动或关闭。
7.根据权利要求5所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，
低噪声放大器模块的尺寸为：120m*90mm*40mm。
8.根据权利要求1所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，所述超小型频谱仪分系统，还包括：散热口、充电口、数据传输口、三防橡胶和蓄电池组；
散热口设置在频谱仪底部；
三防橡胶分别设置在频谱仪的底部和顶部；
蓄电池组用于为所述超小型频谱仪分系统供电，并通过所述充电口进行充电；
输出传输口，用于将频谱分析结果传输至LCD触摸屏。
9.根据权利要求8所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，
超小型频谱仪分系统的尺寸为：200mm*96mm*67mm，质量为1.25kg。
10.根据权利要求1所述的卫星干扰源地面搜测系统，其特征在于，所述频谱仪，包括：高频处理模块、信息处理模块、中央控制模块、GPS模块、WIFI模块、内存模块和闪存模块；
高频处理模块，用于对输入信号进行采集；
信息处理模块，用于对高频处理模块采集的输入信号进行处理，输出数字信号；
中央控制模块，用于接收信息处理模块输出的数字信号，并将所述数字信号发送至LCD触摸屏进行显示；
GPS模块，用于对超小型频谱仪分系统进行定位；
WIFI模块，用于通过无线网络进行数据下载和上传；
内存模块和闪存模块，用于对数据进行存储。
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