CN110045429A - 便携式2.4g非线性结点探测系统 - Google Patents
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Abstract
一种便携式2.4G非线性结点探测系统，包括主机、射频连接电缆和探测头，探测头通过射频连接电缆连接主机，便携式2.4G非线性结点探测系统还包括射频线伸缩滚轴、带旋转锁紧机构的伸缩杆、用于供使用者握持的探头手柄，所述探测头包括PCB背板、接收天线、发射天线，接收天线安装在PCB背板顶面上，发射天线装在接收天线顶面上，射频线伸缩滚轴可转动地安装在PCB背板后端，伸缩杆底端连接射频线伸缩滚轴，探头手柄固定在伸缩杆上，主机安装在探头手柄上，接收天线、发射天线分别与主机电连接。本发明能够有效提升非线性结点探测器在工作中的探测射频脉冲频率，充分保障探测目标物体与探测仪器之间的距离及深度，尽可能为操作人员减轻操作上的工作负担。
Description
技术领域
本发明涉及一种安检排爆和技术侦查设备，更具体地说涉及一种便携式2.4G非线性结点探测系统。
背景技术
在现有的对含有半导体的检测装置检测技术中，非线性结点探测器已经成为常规检测工具。其探测原理是运用电子元件晶体管（PN结）产生的谐波再辐射特性，非线性结点（PN结）在收到基波辐射时，能够产生较强的二次谐波，而金属产生则是较强的三次谐波，非线性结点探测器的应用是探测被测物中的电子装置。 然而，传统的非线性结点探测器，采用的是分体式结构设计，其探头与主机分开，采用射频线连接。这种结构的缺点是：体积较大，携带不便，重量较重，操作繁琐，探测范围较宽，不能精确定位被测物。
发明内容
本发明的目的，是提供一种便携式2.4G非线性结点探测系统，这种便携式2.4G非线性结点探测系统能够有效提升非线性结点探测器在工作中的探测效率，充分保障探测目标物体与探测仪器之间的距离及深度，尽可能为操作人员减轻操作上的工作负担。采用的技术方案如下：
一种便携式2.4G非线性结点探测系统，包括主机、射频连接电缆和探测头，探测头通过射频连接电缆连接主机，其特征在于：便携式2.4G非线性结点探测系统还包括射频线伸缩滚轴、带旋转锁紧机构的伸缩杆、用于供使用者握持的探头手柄，所述探测头包括PCB背板、接收天线、发射天线，接收天线安装在PCB背板顶面上，发射天线装在接收天线顶面上，射频线伸缩滚轴可转动地安装在PCB背板后端，伸缩杆底端连接射频线伸缩滚轴，探头手柄固定在伸缩杆上，主机安装在探头手柄上，接收天线、发射天线分别与主机电连接。其中旋转锁紧结构可将探头旋转90度与整机平行，使整机方便携带。在使用时可将探测头旋转回探测位置，并将其锁紧防止晃动。而射频线滚轴可以有效的使探头在多角度的流畅伸缩。
较优的方案，所述探头手柄上安装有用于显示的显示屏，显示屏上具有可做出报警提示的LED灯阵列、可发出声音报警提示发声装置和多个用于对主机进行调节的操作按键，显示屏通过屏蔽电缆与主机电连接。当探测头天线探测到可疑物体时，LED灯阵列会发出报警提示，发声装置发出报警声音。操作按键可以根据使用者的需求适时调整主机工作的发射功率、探测灵敏度及报警音量大小。
更优的方案，所述接收天线、发射天线均为宽频圆极化平板天线。
较优的方案，所述主机输出高频微波探测信号；发射天线接收高频微波探测信号并向空间中辐射出探测信号；探测信号探测到目标物体时，空间中会产生2次或3次谐波信号；接收天线接收该谐波信号，并输出微波回波信号；主机接收微波回波信号，处理后送出视频信号，显示屏接收视频信号并显示视频。
较优的方案，所述主机包括电源、发射模块、接收模块，接收天线、发射天线分别采用SMA接头通过射频线与接收模块、发射模块连接，电源分别与发射模块、接收模块连接。也就是说，接收天线采用SMA接头通过射频线与主机的接收模块连接，发射天线采用SMA接头通过射频线与主机的发射模块连接。
更优的方案，所述发射模块包括依次连接的2.4GHz锁相环、2.4GHz低通滤波器、放大器、模拟衰减器、初级功率放大器、带通滤波器、末级功率放大器、隔离器、2.4GHz低通滤波器、MCU，锁相环产生工作频率为2.4GHz正弦信号，经2.4GHz低通滤波器滤波、放大器放大后进入模拟衰减器（模拟衰减器的作用是调节最终输出功率的大小）处理后，信号再依次经初级功率放大、带通滤波器、末级功率放大器进行两级功率放大后，依次经过隔离器和低通滤波器后输出至发射天线；；MCU产生脉冲调制信号，对初级功率放大器、末级功率放大器分别提供控制信号；电源分别对锁相环电路和功放电路供电。隔离器的作用是对末级功率放大器提供过驻波保护。2.4GHz低通滤波器的作用是将二次谐波、三次谐波灵敏度不低于-110dBm。
更优的方案，所述接收模块包括接收电路、第一DSP信号处理电路和第二DSP信号处理电路；接收电路包括高通滤波器、低噪声放大器、功率分配器、2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器，高通滤波器、低噪声放大器、功率分配器依次连接，功率分配器分别连接2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器；第一DSP信号处理电路包括依次连接的4.8GHZ锁相环、4.8GHZ混频器、第一4.8GHZ带通滤波器、2次放大器、第二4.8GHZ带通滤波器、2次初级检波器、2次末级检波器、第一DSP芯片；第二DSP信号处理电路包括依次连接的7.2GHZ锁相环、7.2GHZ混频器、第一7.2GHZ带通滤波器、3次放大器、第二7.2GHZ带通滤波器、3次初级检波器、3次末级检波器、第二DSP芯片；接收天线接收到的信号进入高通滤波器滤除发射频率，再依次经过低噪声放大器、功率分配器后，分为两路，分别进入2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器，滤出2次回波信号、3次回波信号；2次回波信号与第一DSP信号处理电路的4.8GHZ锁相环产生的高频信号在4.8GHZ混频器中进行变频，再经第一4.8GHZ带通滤波器滤波、2次放大器放大后进入第二4.8GHZ带通滤波器再次滤波后，进入2次初级检波器，检出脉冲的包络，再进入2次末级检波器进行2次检波，然后通过第一DSP芯片处理，将处理后的带有信号强度的直流信号，输出至显示屏；3次回波信号与第二DSP信号处理电路的7.2GHZ锁相环产生的高频信号在7.2GHZ混频器中进行变频，再经第一7.2GHZ带通滤波器滤波、3次放大器放大后进入第二7.2GHZ带通滤波器再次滤波后，进入3次初级检波器，检出脉冲的包络，再进入3次末级检波器进行2次检波，然后通过第二DSP芯片处理，将处理后的带有信号强度的直流信号，输出至显示屏。
本发明对照现有技术的有益效果是，可以准确有效地搜索任何型号的无线电传声器（窃听器）、远程遥控、电缆电话线传声扩音器以及暗藏的电子引爆装置，能够有效提升非线性结点探测器在工作中的探测射频脉冲频率，充分保障探测目标物体与探测仪器之间的距离及深度，尽可能为操作人员减轻操作上的工作负担。
附图说明
图1是本发明优选实施例的结构示意图；
图2是图1所示优选实施例探测头的后视图；
图3是图1所示优选实施例探测头的右视图；
图4是图1所示优选实施例发射模块的工作流程图；
图5是图1所示优选实施例接收模块的工作流程图。
具体实施方式
如图1-5所示，本优选实施例中的便携式2.4G非线性结点探测系统，包括主机1、射频连接电缆（位于带旋转锁紧机构的伸缩杆内部）、探测头2、射频线伸缩滚轴3、带旋转锁紧机构的伸缩杆4、用于供使用者握持的探头手柄5。所述探测头2通过射频连接电缆连接主机1，所述探测头2包括PCB背板201、接收天线202、发射天线203，接收天线202安装在PCB背板201顶面上，发射天线203装在接收天线202顶面上，射频线伸缩滚轴3可转动地安装在PCB背板201后端，伸缩杆4底端连接射频线伸缩滚轴3，探头手柄5固定在伸缩杆4上，主机1安装在探头手柄5上，接收天线202、发射天线203分别与主机1电连接。其中旋转锁紧结构可将探头旋转90度与整机平行，使整机方便携带。在使用时可将探测头2旋转回探测位置，并将其锁紧防止晃动。而射频线滚轴可以有效的使探头在多角度的流畅伸缩。
所述探头手柄5上安装有用于显示的显示屏6，显示屏6上具有可做出报警提示的LED灯阵列603、可发出声音报警提示发声装置（本实施例中为蜂鸣器601）和多个用于对主机1进行调节的操作按键602，显示屏6通过屏蔽电缆与主机1电连接。当探测头2天线探测到可疑物体时，LED灯阵列603会发出报警提示，蜂鸣器601会发出声音报警提示。操作按键602可以根据使用者的需求适时调整主机工作的发射功率、探测灵敏度及报警音量大小。
所述接收天线202、发射天线203均为宽频圆极化平板天线。
所述主机1输出高频微波探测信号；发射天线203接收高频微波探测信号并向空间中辐射出探测信号；探测信号探测到目标物体时，空间中会产生2次或3次谐波信号；接收天线202接收该谐波信号，并输出微波回波信号；主机1接收微波回波信号，处理后送出视频信号，显示屏6接收视频信号并显示视频。
所述主机1包括电源、发射模块、接收模块，接收天线202、发射天线203分别采用SMA接头通过射频线与接收模块、发射模块连接，电源分别与发射模块、接收模块、显示屏6连接。也就是说，接收天线202采用SMA接头通过射频线与主机1的接收模块连接，发射天线203采用SMA接头通过射频线与主机1的发射模块连接。
所述发射模块包括依次连接的2.4GHz锁相环、2.4GHz低通滤波器、放大器、模拟衰减器、初级功率放大器、带通滤波器、末级功率放大器、隔离器、2.4GHz低通滤波器、MCU，锁相环产生工作频率为2.4GHz的正弦信号，经2.4GHz低通滤波器滤波、放大器放大后进入模拟衰减器（模拟衰减器的作用是调节最终输出功率的大小）处理后，信号再依次经初级功率放大、带通滤波器、末级功率放大器进行两级功率放大后，依次经过隔离器和低通滤波器后输出至发射天线203；MCU产生脉冲调制信号，对初级功率放大器、末级功率放大器分别提供脉冲电源；电源分别对锁相环电路和功放电路供电。隔离器的作用是对末级功率放大器提供过驻波保护。2.4GHz低通滤波器的作用是将二次谐波、三次谐波灵敏度不低于-110dBm。
所述接收模块包括接收电路、第一DSP信号处理电路和第二DSP信号处理电路；接收电路包括高通滤波器、低噪声放大器、功率分配器、2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器，高通滤波器、低噪声放大器、功率分配器依次连接，功率分配器分别连接2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器；第一DSP信号处理电路包括依次连接的4.8GHZ锁相环、4.8GHZ混频器、第一4.8GHZ带通滤波器、2次放大器、第二4.8GHZ带通滤波器、2次初级检波器、2次末级检波器、第一DSP芯片；第二DSP信号处理电路包括依次连接的7.2GHZ锁相环、7.2GHZ混频器、第一7.2GHZ带通滤波器、3次放大器、第二7.2GHZ带通滤波器、3次初级检波器、3次末级检波器、第二DSP芯片；接收天线202接收到的信号进入高通滤波器滤除发射频率，再依次经过低噪声放大器、功率分配器后，分为两路，分别进入2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器，滤出2次回波信号、3次回波信号；2次回波信号与第一DSP信号处理电路的4.8GHZ锁相环产生的高频信号在4.8GHZ混频器中进行变频，再经第一4.8GHZ带通滤波器滤波、2次放大器放大后进入第二4.8GHZ带通滤波器再次滤波后，进入2次初级检波器，检出脉冲的包络，再进入2次末级检波器进行2次检波，然后通过第一DSP芯片处理，将处理后的带有信号强度的直流信号，输出至显示屏6；3次回波信号与第二DSP信号处理电路的7.2GHZ锁相环产生的高频信号在7.2GHZ混频器中进行变频，再经第一7.2GHZ带通滤波器滤波、3次放大器放大后进入第二7.2GHZ带通滤波器再次滤波后，进入3次初级检波器，检出脉冲的包络，再进入3次末级检波器进行2次检波，然后通过第二DSP芯片处理，将处理后的带有信号强度的直流信号，输出至显示屏6。
下面结合图1-5介绍一下工作过程:
电源（本实施例采用锂电池、DC-DC稳压模块）给主机1、显示屏6供电。DC-DC稳压模块能过有效的将系统供电电压稳定在正常工作电压。系统开机后，使用者通过操作面板按键信号控制部分向主机1反馈相应参数，调节功率和灵敏度。
将探测头2正面对准被测物，此时探测头2发出的2.4G基波直射到被测物上，如果此时被测物表面或体内含带有PN结的半导体装置，主机1会将2次检波及信号处理得到的信号反馈在面板上，此时显示屏6上代表2次谐波信号的LED灯阵列603将被点亮同时蜂鸣器601发出警报，点亮的LED灯数量由少变多且蜂鸣器601警报声由脉冲式变为连续式时，说明得到的2次谐波信号强度由弱变强。同理，若被测物的表面或体内含有金属腐蚀点，相应的显示屏6上代表3次谐波的LED灯阵列603将会被点亮，点亮的LED灯数量越多说明，得到的3次谐波信号强度越高。相反若被测物中不含有PN结半导体装置和腐蚀点，表示2次谐波信号、3次谐波信号的LED灯阵列603都不会被点亮，蜂鸣器601不会报警。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种便携式2.4G非线性结点探测系统，包括主机、射频连接电缆和探测头，探测头通过射频连接电缆连接主机，其特征在于：便携式2.4G非线性结点探测系统还包括射频线伸缩滚轴、带旋转锁紧机构的伸缩杆、用于供使用者握持的探头手柄，所述探测头包括PCB背板、接收天线、发射天线，接收天线安装在PCB背板顶面上，发射天线装在接收天线顶面上，射频线伸缩滚轴可转动地安装在PCB背板后端，伸缩杆底端连接射频线伸缩滚轴，探头手柄固定在伸缩杆上，主机安装在探头手柄上，接收天线、发射天线分别与主机电连接。
2.如权利要求1所述的便携式2.4G非线性结点探测系统，其特征在于：所述探头手柄上安装有用于显示的显示屏，显示屏上具有可做出报警提示的LED灯阵列、可发出声音报警提示发声装置和多个用于对主机进行调节的操作按键，显示屏通过屏蔽电缆与主机电连接。
3.如权利要求1所述的便携式2.4G非线性结点探测系统，其特征在于：所述接收天线、发射天线均为宽频圆极化平板天线。
4.如权利要求2所述的便携式2.4G非线性结点探测系统，其特征在于：所述主机输出高频微波探测信号；发射天线接收高频微波探测信号并向空间中辐射出探测信号；探测信号探测到目标物体时，空间中会产生2次或3次谐波信号；接收天线接收该谐波信号，并输出微波回波信号；主机接收微波回波信号，处理后送出视频信号，显示屏接收视频信号并显示视频。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的便携式2.4G非线性结点探测系统，其特征在于：所述主机包括电源、发射模块、接收模块，接收天线、发射天线分别采用SMA接头通过射频线与接收模块、发射模块连接，电源分别与发射模块、接收模块连接。
6.如权利要求5所述的便携式2.4G非线性结点探测系统，其特征在于：所述发射模块包括依次连接的2.4GHz锁相环、2.4GHz低通滤波器、放大器、模拟衰减器、初级功率放大器、带通滤波器、末级功率放大器、隔离器、2.4GHz低通滤波器、MCU，锁相环产生工作频率为2.4GHz的正弦信号，经2.4GHz低通滤波器滤波、放大器放大后进入模拟衰减器处理后，信号再依次经初级功率放大、带通滤波器、末级功率放大器进行两级功率放大后，依次经过隔离器和低通滤波器后输出至发射天线；MCU产生脉冲调制信号，对初级功率放大器、末级功率放大器分别提供控制信号；电源分别对锁相环电路和功放电路供电。
7.如权利要求5所述的便携式2.4G非线性结点探测系统，其特征在于：所述接收模块包括接收电路、第一DSP信号处理电路和第二DSP信号处理电路；接收电路包括高通滤波器、低噪声放大器、功率分配器、2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器，高通滤波器、低噪声放大器、功率分配器依次连接，功率分配器分别连接2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器；第一DSP信号处理电路包括依次连接的4.8GHZ锁相环、4.8GHZ混频器、第一4.8GHZ带通滤波器、2次放大器、第二4.8GHZ带通滤波器、2次初级检波器、2次末级检波器、第一DSP芯片；第二DSP信号处理电路包括依次连接的7.2GHZ锁相环、7.2GHZ混频器、第一7.2GHZ带通滤波器、3次放大器、第二7.2GHZ带通滤波器、3次初级检波器、3次末级检波器、第二DSP芯片；接收天线接收到的信号进入高通滤波器滤除发射频率，再依次经过低噪声放大器、功率分配器后，分为两路，分别进入2次谐波带通滤波器、3次谐波带通滤波器，滤出2次回波信号、3次回波信号；2次回波信号与第一DSP信号处理电路的4.8GHZ锁相环产生的高频信号在4.8GHZ混频器中进行变频，再经第一4.8GHZ带通滤波器滤波、2次放大器放大后进入第二4.8GHZ带通滤波器再次滤波后，进入2次初级检波器，检出脉冲的包络，再进入2次末级检波器进行2次检波，然后通过第一DSP芯片处理，将处理后的带有信号强度的直流信号，输出至显示屏；3次回波信号与第二DSP信号处理电路的7.2GHZ锁相环产生的高频信号在7.2GHZ混频器中进行变频，再经第一7.2GHZ带通滤波器滤波、3次放大器放大后进入第二7.2GHZ带通滤波器再次滤波后，进入3次初级检波器，检出脉冲的包络，再进入3次末级检波器进行2次检波，然后通过第二DSP芯片处理，将处理后的带有信号强度的直流信号，输出至显示屏。
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