CN113206697A - 一种宽带射频接收处理系统装置及其自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带射频接收处理系统装置及其自检方法，该装置包括天线罩、N个接收天线、发射天线、射频前端模块、N通道射频组件、中频处理模块、信号处理模块、电源模块、自检源模块；射频前端模块输入中N路连接接收天线，自检源模块包括两路输出，第一路输出连接射频前端的自检输入端口，第二路输出连接所述发射天线；射频前端模块输出N路射频信号到N通道射频组件，N通道射频组件输出N路中频信号到中频处理模块，中频处理模块输出数字信号到信号处理模块；其中，N为正整数等；本发明解决了宽带射频接收处理系统自检测试覆盖性不全的问题，可以对宽带射频接收处理系统进行更全面的自检测试等。

Description

一种宽带射频接收处理系统装置及其自检方法

技术领域

本发明涉及无源探测领域，更为具体的，涉及一种宽带射频接收处理系统装置及其自检方法。

背景技术

为了对宽带射频接收处理系统的设备状态进行监测，宽带射频接收处理系统一般设计有自检功能。目前国内宽带射频接收处理系统主要采用注入法进行自检。如图1所示，宽带射频接收处理系统一般包含天线罩、N个天线、射频电缆(射频线)、射频前端、射频组件、中频处理、信号处理、电源、自检源等模块，其中的射频前端采用N+1进N出结构，射频前端输入中N路接天线，1路接自检源，射频前端输出的N路连接射频组件的N路输入，射频组件的N路输出连接中频处理的N路输入，中频处理的输出通过高速数据线传输给信号处理。

图1所示系统采用注入法进行自检，自检方法如图2所示，自检源产生自检信号，并输出到射频前端，射频前端将自检源信号功分为N路，射频前端切换到自检通道，自检信号经过射频前端的滤波、放大后输出到射频组件，射频组件将射频信号下变频到中频，中频处理采集中频信号并通过高速A/D转换成数字信号，信号处理接收并存储数字信号信息，包括信号频率、重频、脉宽、幅度信息等，信号处理通过对信号的频率、重频、脉宽、幅度等信息进行综合判断，以判断射频接收通道是否工作正常。

注入法自检可以对宽带接收处理系统的接收通道(含射频前端、射频组件、中频处理模块)、信号处理模块等进行自检，但无法对天线、射频电缆(连接天线到射频前端)等无源器件进行自检。

天线等作为无源器件一般情况下不易损坏，但在受到外界应力的影响下仍然有损坏的可能性，例如受到温度、气压、振动等因素的影响。另一方面，经过长时间的贮存后，由于天线表面金属材料的氧化、非金属材料的老化、湿度的影响，天线的性能可能会发生变化或性能下降，因此有必要对天线等进行状态监测。

如果需要对宽带射频接收处理系统的天线、射频前端进行状态监测，目前主要采用外置辐射源法进行自检，具体方法为：将宽带射频接收处理系统置于暗箱(内部粘有吸波材料的金属屏蔽箱)中或空旷的场地，在宽带射频接收处理系统正前方外置一个天线，信号源产生信号，并通过外置天线辐射出去，宽带射频接收处理系统通过接收天线接收辐射信号。显然，外置辐射源法的测试难度较大，需辅助设备，对空间大小、环境的复杂程度要求比较高，主要适合于地面测试，不宜用于机载、舰载等场合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽带射频接收处理系统装置及其自检方法，解决了宽带射频接收处理系统自检测试覆盖性不全的问题，相比传统宽带射频接收处理系统的自检方法，本发明可以对宽带射频接收处理系统进行更全面的自检测试，为天线、射频电缆、射频前端、射频组件、中频处理、信号处理等模块的状态监测、故障诊断和维修决策提供依据等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种宽带射频接收处理系统装置，包括：

天线罩、N个接收天线、发射天线、射频前端模块、N通道射频组件、中频处理模块、信号处理模块、电源模块、自检源模块；射频前端模块输入中N路连接接收天线，自检源模块包括两路输出，第一路输出连接射频前端的自检输入端口，第二路输出连接所述发射天线；射频前端模块输出N路射频信号到N通道射频组件，N通道射频组件输出N路中频信号到中频处理模块，中频处理模块输出数字信号到信号处理模块；其中，N为正整数。

进一步地，所述发射天线设置在天线罩内。

进一步地，自检源模块产生自检信号，并输出到所述发射天线，接收天线接收信号并输出到射频前端模块，射频前端模块切换到接收通道，接收信号经过射频前端模块的滤波、放大后输出到射频组件，射频组件将射频信号下变频到中频，中频处理模块采集中频信号并通过A/D转换成数字信号，信号处理模块接收并存储数字信号信息，包括信号频率、重频、脉宽、幅度信息等，信号处理模块通过对信号的频率、重频、脉宽、幅度等信息进行综合判断，以判断接收天线和射频接收通道是否工作正常。

进一步地，射频前端模块采用N+1进N出结构。

进一步地，N＝7。

一种基于任一所述宽带射频接收处理系统装置的自检方法，包括如下步骤：

S1，自检源模块产生第一信号，并输出到射频前端模块，射频前端模块切换到自检通道，然后依次进行变频、中频处理和信号处理，得到信号频率、重频、脉宽以及多路幅度信息，将得到的信号频率、重频、脉宽以及多路幅度信息与已知的参考源输出信号信息作对比，通过与预设门限的比较判断有源硬件是否异常；

S2，自检源模块按照预设的频率步进进行遍历测试，结合遍历后的测试结果综合判断各有源硬件是否在全频段范围内正常工作；

S3，自检源模块产生第二信号，并通过发射天线发射出去，射频接收处理系统接收辐射信号，测量出信号的频率、重频、脉宽以及多路幅度信息；将多路幅度信息和预先加载的幅度信对比，如果每个通道的幅度差均小于预设的门限，则判断在该频点天线工作正常、射频电缆工作正常，否则判断异常；

S4，在工作频带内，自检源模块切换频率，选择不同频点进行测试，重复步骤S3，如果每个频点中任意一个频率满足幅度差均小于预设门限则判断天线、射频电缆工作正常，如果每个频点中所有频点均不满足要求，则判断天线、射频电缆工作异常。

本发明的有益效果是：

本发明实现对接收天线、射频电缆、射频前端、射频组件、中频处理、信号处理等模块的状态监测，有利于准确的判断接收天线、接收通道是否存在故障。并且，与传统注入自检法相比，可以提高系统自检测试的覆盖性，特别适用于对测向精度要求较高的无源探测装备等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有宽带射频接收处理系统装置的结构框图；

图2为现有宽带射频接收处理系统的自检流程图；

图3为本发明实施例中宽带射频接收处理系统装置结构框图；

图4为本发明实施例中宽带射频接收处理系统自检流程图；

图5为本发明实施例中宽带射频接收处理系统接收天线在低频段的典型幅度方向图；

图6为本发明实施例中1宽带射频接收处理系统辐射法自检时典型的7路幅度信息。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

如图3所示，一种宽带射频接收处理系统装置，包括：

天线罩、N个接收天线、发射天线、射频前端模块、N通道射频组件、中频处理模块、信号处理模块、电源模块、自检源模块；射频前端模块输入中N路连接接收天线，自检源模块包括两路输出，第一路输出连接射频前端的自检输入端口，第二路输出连接所述发射天线；射频前端模块输出N路射频信号到N通道射频组件，N通道射频组件输出N路中频信号到中频处理模块，中频处理模块输出数字信号到信号处理模块；其中，N为正整数。

进一步地，所述发射天线设置在天线罩内。

进一步地，自检源模块产生自检信号，并输出到所述发射天线，接收天线接收信号并输出到射频前端模块，射频前端模块切换到接收通道，接收信号经过射频前端模块的滤波、放大后输出到射频组件，射频组件将射频信号下变频到中频，中频处理模块采集中频信号并通过A/D转换成数字信号，信号处理模块接收并存储数字信号信息，包括信号频率、重频、脉宽、幅度信息等，信号处理模块通过对信号的频率、重频、脉宽、幅度等信息进行综合判断，以判断接收天线和射频接收通道是否工作正常。

进一步地，射频前端模块采用N+1进N出结构。

进一步地，N＝7。

一种基于任一所述宽带射频接收处理系统装置的自检方法，包括如下步骤：

S1，自检源模块产生第一信号，并输出到射频前端模块，射频前端模块切换到自检通道，然后依次进行变频、中频处理和信号处理，得到信号频率、重频、脉宽以及多路幅度信息，将得到的信号频率、重频、脉宽以及多路幅度信息与已知的参考源输出信号信息作对比，通过与预设门限的比较判断有源硬件是否异常；

S2，自检源模块按照预设的频率步进进行遍历测试，结合遍历后的测试结果综合判断各有源硬件是否在全频段范围内正常工作；

S3，自检源模块产生第二信号，并通过发射天线发射出去，射频接收处理系统接收辐射信号，测量出信号的频率、重频、脉宽以及多路幅度信息；将多路幅度信息和预先加载的幅度信对比，如果每个通道的幅度差均小于预设的门限，则判断在该频点天线工作正常、射频电缆工作正常，否则判断异常；

S4，在工作频带内，自检源模块切换频率，选择不同频点进行测试，重复步骤S3，如果每个频点中任意一个频率满足幅度差均小于预设门限则判断天线、射频电缆工作正常，如果每个频点中所有频点均不满足要求，则判断天线、射频电缆工作异常。

本发明的宽带射频接收处理系统装置可以实现注入法自检和辐射法自检。如图4所示，该系统的自检流程分注入法自检(左侧支路)和辐射法自检(右侧支路)，两种自检分时进行。

在进行注入法自检时，自检源产生自检信号，并输出到射频前端，射频前端将自检源信号功分为N路，射频前端切换到自检通道，自检信号经过射频前端的滤波、放大后输出到射频组件，射频组件将射频信号下变频到中频，中频处理模块采集中频信号并通过A/D转换成数字信号，信号处理模块接收并储存数字信号信息，包括信号频率、重频、脉宽、幅度信息等，信号处理模块通过对信号的频率、重频、脉宽、幅度等信息进行综合判断，以判断射频接收通道是否工作正常。

在进行辐射法自检时，自检源产生自检信号，并输出到发射天线，接收天线接收信号并输出到射频前端，射频前端切换到接收通道，接收信号经过射频前端的滤波、放大后输出到射频组件，射频组件将射频信号下变频到中频，中频处理模块采集中频信号并通过A/D转换成数字信号，信号处理模块接收并存储数字信号信息，包括信号频率、重频、脉宽、幅度信息等，信号处理模块通过对信号的频率、重频、脉宽、幅度等信息进行综合判断，以判断接收天线和射频接收通道是否工作正常。

考虑到宽带射频接收处理系统中的接收天线为超宽带天线(带宽超过三个倍频程)，一般情况下这种天线有两个特性：第一，天线的波束宽度随频率增加逐渐减小，在低频天线方向图波束宽，甚至接近全向方向图，如图5所示，该方向图为典型超宽带天线的归一化方向图，在最低频1GHz，方向图是全向的，随着频率升高，波束变窄；第二，天线是无源器件，一般情况下不易损坏，如果损坏，天线很容易在低频段出现异常。基于以上两点，辐射法测试选择在低频段进行测试。

本发明实施例解决了宽带射频接收处理系统自检测试覆盖性不全的问题，相比传统宽带射频接收处理系统的自检方法，采用本案的设计可以对宽带射频接收处理系统进行更全面的自检测试，为天线、射频电缆、射频前端、射频组件、中频处理、信号处理等模块的状态监测、故障诊断和维修决策提供依据。

具体用途包括以下方面：1)在作战使用前，通过系统自检，对宽带射频接收处理系统进行状态监测；2)在经过长时间贮存后或售后维护时，通过系统自检，为各个模块的状态监测、故障诊断和维修决策提供依据。

在本发明的其他实施例中，如图1～6所示，接收通道的数量N＝7，接收天线工作频段为1GHz到10GHz，参考图3所示，该宽带射频接收处理系统含1个天线罩、7个接收天线、1个发射天线、一个8进7出射频前端、一个7通道射频组件、一个7通道中频处理模块、1个信息处理模块、1个电源模块和1个双通道输出的自检源模块，自检源的一路输出通过射频线(射频电缆)连接到射频前端的一路输入(自检输入通道)，自检源的另外一路输出通过射频线连接到发射天线，7个接收天线的输出通过射频线连接射频前端的7路输入(接收通道)，射频前端的7路输出通过射频线连接到射频组件的7路输入，射频组件的7路输出通过射频线连接到中频处理模块的7路输入，中频处理模块的输出通过数据传输线连接到信号处理模块。

采用本发明提出的方法进行自检的实例演示步骤如下：

1)步骤一：自检源首先产生1000MHz信号，并输出到射频前端，射频前端切换到自检通道，射频接收处理系统依次进行变频(通过射频组件)、中频处理和信号处理，得到信号的频率、重频、脉宽以及7路幅度信息，将得到的信号频率、重频、脉宽以及幅度信息与已知的参考源输出信号信息作对比，通过与预设门限的比较判断有源硬件(射频前端、射频组件、中频处理和信号处理)是否异常。

2)步骤二：自检源按照预设的频率步进进行遍历测试。结合遍历后的测试结果综合判断各有源硬件是否在全频段范围内正常工作。

3)步骤三：自检源首先产生1000MHz信号，并通过发射天线发射出去，射频接收处理系统接收辐射信号，测量出信号的频率、重频、脉宽以及7路幅度信息。辐射法自检时典型的7路幅度信息如图6所示。由于发射天线距离接收天线较近，以及7个天线的位置不同、极化不同等因素，导致接收通道7路幅度差异较大。因此无法对7个通道的信号幅度一致性做判断，但可以将7路幅度信息和预先加载的幅度信息(设备在完好状态下测量得到并存储)做对比，如果7个通道的幅度差(测量值减去预先加载的测量值得到7路幅度差)均小于预设的门限，则判断在该频点天线工作正常、射频电缆(连接天线到射频前端)工作正常，否则判断异常。

4)步骤四：在工作频带内，自检源按步进1000MHz切换频率，考虑到天线在低频段方向图波束宽，高频段方向图波束窄，选择1000MHz、2000MHz、3000MHz三个频点进行测试，重复步骤三，如果3个频率中任意一个频率满足要求(7路幅度差均小于预设门限)则判断天线、射频电缆(连接天线到射频前端)工作正常，如果3个频率中所有频点的均不满足要求，则判断天线、射频电缆(连接天线到射频前端)工作异常。

除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种宽带射频接收处理系统装置，其特征在于，包括：

天线罩、N个接收天线、发射天线、射频前端模块、N通道射频组件、中频处理模块、信号处理模块、电源模块、自检源模块；射频前端模块输入中N路连接接收天线，自检源模块包括两路输出，第一路输出连接射频前端的自检输入端口，第二路输出连接所述发射天线；射频前端模块输出N路射频信号到N通道射频组件，N通道射频组件输出N路中频信号到中频处理模块，中频处理模块输出数字信号到信号处理模块；其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种宽带射频接收处理系统装置，其特征在于，所述发射天线设置在天线罩内。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种宽带射频接收处理系统装置，其特征在于，自检源模块产生自检信号，并输出到所述发射天线，接收天线接收信号并输出到射频前端模块，射频前端模块切换到接收通道，接收信号经过射频前端模块的滤波、放大后输出到射频组件，射频组件将射频信号下变频到中频，中频处理模块采集中频信号并通过A/D转换成数字信号，信号处理模块接收并存储数字信号信息，包括信号频率、重频、脉宽、幅度信息等，信号处理模块通过对信号的频率、重频、脉宽、幅度等信息进行综合判断，以判断接收天线和射频接收通道是否工作正常。

4.根据权利要求3所述的一种宽带射频接收处理系统装置，其特征在于，射频前端模块采用N+1进N出结构。

5.根据权利要求4所述的一种宽带射频接收处理系统装置，其特征在于，N＝7。

6.一种基于权利要求1～5任一所述宽带射频接收处理系统装置的自检方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，自检源模块产生第一信号，并输出到射频前端模块，射频前端模块切换到自检通道，然后依次进行变频、中频处理和信号处理，得到信号频率、重频、脉宽以及多路幅度信息，将得到的信号频率、重频、脉宽以及多路幅度信息与已知的参考源输出信号信息作对比，通过与预设门限的比较判断有源硬件是否异常；

S2，自检源模块按照预设的频率步进进行遍历测试，结合遍历后的测试结果综合判断各有源硬件是否在全频段范围内正常工作；

S3，自检源模块产生第二信号，并通过发射天线发射出去，射频接收处理系统接收辐射信号，测量出信号的频率、重频、脉宽以及多路幅度信息；将多路幅度信息和预先加载的幅度信对比，如果每个通道的幅度差均小于预设的门限，则判断在该频点天线工作正常、射频电缆工作正常，否则判断异常；

S4，在工作频带内，自检源模块切换频率，选择不同频点进行测试，重复步骤S3，如果每个频点中任意一个频率满足幅度差均小于预设门限则判断天线、射频电缆工作正常，如果每个频点中所有频点均不满足要求，则判断天线、射频电缆工作异常。

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