CN201281733Y

CN201281733Y - 船载水上无线通信监测设备

Info

Publication number: CN201281733Y
Application number: CNU2008201859154U
Authority: CN
Inventors: 俞惟铨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-09-10

Abstract

本实用新型是船载水上无线通信监测设备，其特征是包括船载相关干涉仪测向天线阵、电旋开关单元、RF放大器模块、板卡式监测测向接收机、监测测向处理模块、嵌入式计算机系统及电源模块。优点：采用综合一体化设计、中频信号DSP技术和模块化组合，配置简洁实用；内置嵌入式计算机系统，结构紧凑轻便；采用轻型可搬移式无源相关干涉仪测向天线阵，解决各天线阵元间的互耦问题，排除单元天线间耦合和相位模糊；采用多功能放大器，可自动切换，扩大接收信号的动态应用范围；配备板卡式双信道监测测向接收机，监测和测向能分时进行，在不需要测向时，转为无线电监测；修正补偿算法软件，与电子海图和船舶识别系统结合，满足水上海上监测需要。

Description

船载水上无线通信监测设备

技术领域

本实用新型涉及的是船载水上无线通信监测设备，属于通信技术中的阵列信号数字处理测向技术领域。

背景技术

水上无线电通信频率是一种宝贵的自然资源，建立合理有序的、无干扰的无线电通信环境，是进行水上通信，尤其是遇险安全通信的基础。无线电通信秩序必须进行科学有序的管理。为维护水上无线电通信秩序，建立和保持良好的水上无线电安全通信工作环境，对水上遇险安全通信频段实施监控，对重点干扰源进行排查和滤除，有必要为海事部门研制专用的船载水上无线通信监测系统。

发明内容

本实用新型提出一种船载水上无线通信监测设备，旨在解决专业性很强的水上监测问题，实现对水上公共通信、遇险和救援通信用共58个信道(含第16CH引航信道)的监测，以及对非法电台、干扰信号源进行测向定位和排查。船载站和陆基站之间的通信和数据传输选用抗干扰和纠错能力强的VHF数传电台来实现。

本实用新型的技术解决方案：其结构是船载相关干涉仪测向天线阵的信号输出端接电旋开关单元的第一信号输入端，电旋开关单元的信号输出端接RF放大器模块的信号输入端，RF放大器模块的信号输出端接板卡式监测测向接收机的信号输入端，RF放大器模块的信号输出/输入端接监测测向处理模块的第一信号输入/输出端，板卡式监测测向接收机的信号输入/输出端接嵌入式计算机系统的第一信号输出/输入端，嵌入式计算机系统的第二信号输出/输入端接监测测向处理模块的第二信号输入/输出端。

本实用新型的优点：采用综合一体化设计、中频信号DSP技术和模块化组合，配置简洁实用；内置嵌入式计算机系统，结构紧凑轻便；采用轻型可搬移式无源相关干涉仪测向天线阵，很好地解决了各天线阵元间的互耦问题，排除了单元天线间耦合和相位模糊；采用了具有放大、直通、衰减三种功能的放大器，可自动切换，扩大了接收信号的动态应用范围；配备板卡式双信道监测测向接收机，监测和测向能分时进行，在不需要测向时，可转为无线电监测；专门研发了专用于船载监测设备的修正补偿算法软件，可实现在多自由度急速运动状态下的监测测向；与电子海图和船舶识别系统紧密结合，更能满足水上海上监测的特点和需要。

附图说明

附图1是本实用新型电原理框图。

附图2是高、低端电旋开关电原理框图(以一组电旋开关为例)。

附图3是三功能RF放大器电原理框图。

附图4是功率分配器以1：2分配器为例的结构框图。

附图5是船载相关干涉仪测向天线阵示意图。

图中的1是船载相关干涉仪测向天线、2是电旋开关单元、3是RF放大器模块、4是监测测向接收机、5是监测测向处理模块、6是嵌入式计算机系统、7是电源模块交流、直流(配备电池)、9是五单元无源垂直极化偶极子天线阵(30～500MHz)、8是避雷针。

具体实施方式

对照附图1，其结构包括船载相关干涉仪测向天线阵1、电旋开关单元2、RF放大器模块3、板卡式监测测向接收机4、监测测向处理模块5、嵌入式计算机系统6，以及电源模块7。其中船载相关干涉仪测向天线阵1的信号输出端接电旋开关单元2的第一信号输入端，电旋开关单元2的信号输出端接RF放大器模块3的信号输入端，RF放大器模块3的信号输出端接板卡式监测测向接收机4的信号输入端，RF放大器模块3的信号输出/输入端接监测测向处理模块5的第一信号输入/输出端，板卡式监测测向接收机4的信号输入/输出端接嵌入式计算机系统6的第一信号输出/输入端，嵌入式计算机系统6的第二信号输出/输入端接监测测向处理模块5的第二信号输入/输出端。

所述的船载相关干涉仪测向天线阵1，由五付可收放的无源垂直极化偶极子(直径16mm)组成，工作频段为30MHz～500MHz，工作时展开，阵列直径约1500mm，单元偶极子长度约800mm，上端安装有避雷针，天线阵总高度为1600mm，阻抗为50Ω，接口为N型插座。

电旋开关单元2，其工作频率为30MHz～500MHz，它受监测测向处理模块5的控制和供电，内部包括SW-5/2-ML低端电旋开关和SPL-1/5功率分配器。它相当于一个高频电子开关，有5个信号输入端、2个信号输出端、1个控制/供电端口、1个自校信号输入端和1个自校信号输出端，它受控同时打通某两路信号通道(分为主路、辅路)和自校信号通道。SPL-1/5功率分配器是把自校信号分成5路，引入电旋开关，用于对系统进行自校。其工作原理是：当控制电压V1、V2加电，二极管D1-D3导通时，来自机载测向天线阵列1的信号就可传到节点A，当控制电压V2、V3加电，二极管D4-D6导通时，自校信号就可传到节点A，当控制电压V4、V5加电，二极管D7-D9导通时，节点A的信号就可从主路输出；当控制电压V6、V7加电，二极管D10-D12导通时，节点A的信号就可从辅路输出(如图2所示)。

RF放大器模块3，包括两个宽频带低噪声三功能放大器，工作频率为30MHz～500MHz，具有放大、直通、衰减三种功能，在使用中根据实际需要由软件设定。分别对来自电旋开关单元2的主、辅路信号进行处理。它们各有1个控制/供电端、1个输入端、1个输出端。放大器由A高频继电器、B高频继电器、放大电路、衰减电路和电源组成，高频继电器(型号RF303-12)、放大器中的放大管(型号ERA-51SM)。+12V电源受软件控制分别加到A高频继电器和B高频继电器上。当A高频继电器加电，而B高频继电器不加电时，输入信号经放大电路后得到线性放大，再经B高频继电器的直通部分输出。即为“放大”。当A高频继电器不加电，而B高频继电器加电时，输入信号经A高频继电器的直通部分后到达B高频继电器的衰减电路，经衰减后输出。即为“衰减”。当A高频继电器和B高频继电器都不加电时，输入信号经A高频继电器和B高频继电器的直通部分输出。即为“直通”。故该放大器具有“直通、放大、衰减”三功能。

监测测向接收机4，由两个板卡式监测测向接收机(J0601)组成。对来自RF放大器模块3的信号进行变频、解调、解码(可对不同频域、调制域、时域的信号进行监测测量)，输出包含频率、幅度、频偏、调制度、带宽、电平、频谱图像等的数字监测信息和包含信号相位和幅度特性的数字测向信号。测向时，两个信道同时工作，共用一个本振源，相位一致性好，可保证相关干涉仪测向系统的高精度和高灵敏度；当不需要测向时，其中一个信道即转为监测用。它通过串口与计算机通讯。本实施例中选用江西省九江市713厂的J0601数字式测向接收机，该接收机为板卡式，采用PCI总线结构和模块化设计，一块模板就是一个接收通道，采用两块板卡即可组成双信道。接收机模板可插在带有PCI插槽的计算机内，用压条固定，构成先进的嵌入式接收机计算机组合的虚拟仪器平台。

监测测向处理模块5(型号为DFC 050E)是系统各部分控制驱动单元和直流供电单元。处理模块通过接口与嵌入式计算机系统6进行通讯，接受计算机的控制指令，对电旋开关单元、RF放大器模块、测向接收机等进行控制，使系统按着软件程序进行监测和测向。

嵌入式计算机系统6。内置的嵌入式计算机为研华公司的ARK-3380，测向软件被固化在嵌入式计算机内，因而设备运行的可靠性得到增强，同时体积、功耗也大大减小。硬件“看门狗”可以在异常状态下或断电时迅速复位并快速启动至程序运行状态。内置的嵌入式Linux系统，可以使得系统软件内核容量大大减小，硬件配置裁减至适合程度。应用软件为我公司成熟的DESCO DF7.0版智能化监测测向软件，其具有完备的侦查功能和信号分析处理功能。该计算机系统除了执行程序(包括存储、打印)外，还对大量的数据、音频、视频等进行处理，它通过对大量采集的信息数据进行复杂的统计算法(如自相关算法、相位检波算法、HILBERT变换、FFT算法)，从而得出信号的方位。

电源模块7是系统供电单元，可将220VAC交流电转换为直流电。还配备了电池组。

系统采用无线传输方式，选用高速、稳定、安全、抗干扰和纠错能力强的VHF数传电台来实现船载站与陆基站之间的通信和数据传输。

Claims

1、船载水上无线通信监测设备，其特征是船载相关干涉仪测向天线阵的信号输出端接电旋开关单元的第一信号输入端，电旋开关单元的信号输出端接RF放大器模块的信号输入端，RF放大器模块的信号输出端接板卡式监测测向接收机的信号输入端，RF放大器模块的信号输出/输入端接监测测向处理模块的第一信号输入/输出端，板卡式监测测向接收机的信号输入/输出端接嵌入式计算机系统的第一信号输出/输入端，嵌入式计算机系统的第二信号输出/输入端接监测测向处理模块的第二信号输入/输出端。

2、根据权利要求1所述的船载水上无线通信监测设备，其特征是所述的船载相关干涉仪测向天线阵，由五付可收放的无源垂直极化偶极子组成，五付无源垂直极化偶极子的直径16mm，工作频段为30MHz～500MHz，工作时展开阵列直径1500mm，单元偶极子长度800mm，上端安装有避雷针，天线阵总高度为1600mm，阻抗为50Ω，接口为N型插座。

3、根据权利要求1所述的船载水上无线通信监测设备，其特征是所述的电旋开关单元，其工作频率为30MHz～500MHz，内部包括SW-5/2-ML低端电旋开关和SPL-1/5功率分配器，它相当于一个高频电子开关，有5个信号输入端、2个信号输出端、1个控制/供电端口、1个自校信号输入端和1个自校信号输出端，它受控同时打通主路、辅路两路信号通道和自校信号通道。