CN212163313U

CN212163313U - 宽频段双通道无线电监测接收系统

Info

Publication number: CN212163313U
Application number: CN202021120061.9U
Authority: CN
Inventors: 刘冬梅; 李强; 申东�
Original assignee: Lanzhou Rongxin Intelligent Electronics Technology Co ltd
Current assignee: Lanzhou Rongxin Intelligent Electronics Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种宽频段双通道无线电监测接收系统，它包括分别与短波天线和超短波天线相连接的宽频段射频前端模块、A/D转换模块、双路两级DDC模块、FIFO先进先出高速缓存模块和中频处理模块、数据存储模块和上位机相连接。宽频段射频前端模块包括短波通道和超过短波通道，将所接收的无线电信号转换成频率为70MHz、带宽为20MHz的中频信号，上位机实现频谱显示、ITU测量、录音和回放。本实用新型采用宽频段射频前端模块，覆盖了短波和超短波频段，扩展了设备的功能，两个独立的信号接收通道可以同时或分别对所接收到的信号进行监测分析和记录、回放，提高了设备的利用率和监测的准确性。

Description

宽频段双通道无线电监测接收系统

技术领域

本实用新型涉及无线电信号监测技术领域，具体的说是一种宽频段双通道无线电监测接收系统。

背景技术

经过多年建设，各省市地区的无线电管理部门通过固定监测站、小型监测站、移动监测站和可搬移监测站，实现了对地区重点区域无线电的监测与管理，保障了地区的无线电秩序。但是，随着新技术的应用和新器件的研发，国内现有的监测站还可进行性能提升和优化，更好地完成无线电监测任务。

目前无线电管理部门使用的无线电频谱监测接收机，按波段分为短波接收机和超短波接收机，短波接收机执行短波监测功能，超短波接收机执行超短波监测功能，缺乏短波超短波频段一体化的监测接收机，在需要同时监测短波和超短波频段的场合，往往需要配备两套设备，造成成本高、体积大、使用不方便的问题。另外现有的接收机采用单路DDC处理通道，输出基带I、Q数据流，提供给上位机监测软件进行频谱显示和测量分析，在需要同时监测多个信号时，现有设备不能满足要求。只经过一级DDC处理，每次输出一种带宽的I、Q数据流，在频谱显示时只显示一种频谱图，在信号分析时，不能同时从全局和局部对信号有直观的认识。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种宽频段双通道无线电监测接收系统，频率监测范围从9KHz到3.6GHz，覆盖短波和超短波频段；具有两级DDC处理和音频处理，分别输出带宽为20MHz的宽带I/Q数据流和20kHz-4MHz的窄带I/Q数据流，和一路音频数据流，在频谱显示时可同时显示三种频谱图，方便从局部和全局对信号进行分析，为频谱显示和信号分析提供了灵活性，提高了监测的准确性；具备两路独立的信号接收处理（中频和音频）通道，可以同时或分别监测分析和记录、回放无线电信号，提高了设备的利用率。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种宽频段双通道无线电监测接收系统，它包括短波天线和超短波天线，所述短波天线和超短波天线与宽频段射频前端模块相连接，宽频段射频前端模块通过A/D转换模块与双路两级DDC模块、FIFO先进先出高速缓存模块和中频处理模块相连接，中频处理模块与数据存储模块和上位机相连接；所述短波天线采用频率范围为9KHz-30MHz的有源短波接收天线；超短波天线采用频率范围为30MHz-3.6GHz的宽范围天线；所述宽频段射频前端模块包括短波通道和超过短波通道，短波通道与短波天线相连接，采用超外差结构上变频技术，将频率范围为9KHz-30MHz的射频信号上变频为频率为70MHz的中频信号；超短波通道与超短波天线相连接，采用超外差结构变频技术，将频率范围为30MHz-3.6GHz的射频信号通过两次下变频，变为频率为70MHz的中频信号；宽频段射频前端模块将短波天线和超短波电线所接收的无线电信号转换成频率为70MHz、带宽为20MHz的中频信号，经过A/D转换模块转换后传输给双路两级DDC模块；双路两级DDC模块将中频信号转换为输出带宽为20MHz的宽带1/O数据流和输出带宽为20KHz-4MHz的窄带I/O数据流，经过FIFO先进先出高速缓存模块后传输给中频处理模块进行处理；中频处理模块进一步降低所接收的I/O数据流速率，进行全频带快速扫描、数据拼接、傅里叶变换、数据解调和音频解调；再将经过处理后的I/O数据流和音频数据流传输给上位机，由上位机与已经存储的无线电信号进行比较，实现频谱显示、ITU测量、录音和回放。

优选的，所述短波天线采用频率为9KHz-30MHz范围带有共模噪声扼流线圈的小型鞭状有源短波接收天线。

优选的，所述宽频段射频前端模块包括短波通道和超短波通道，短波通道和超短波通道通过射频开关进行切换，射频开关与宽带滤波器相连接，宽带滤波器与第二中频放大器相连接；宽带滤波器的带宽为20MHz；第二中频放大器的放大倍数为15dB、30dB、45dB三个等级。

优选的，所述短波通道采用超外差结构上变频技术，包括依次连接的带宽为30MHz低通滤波器、第二可控衰减器、第二前置放大器、第三本振和混频器，将频率为9kHz-30MHz的射频信号上变频为频率为70MHz的中频信号；第二可控衰减器衰减系数为0-62dB，步进1dB，通过上位机进行控制；第二前置放大器为22dB固定放大倍数；第三本振频率为80-100MHz，混频后得到频率为70MHz中频信号；所述超短波通道采用超外差接收机的结构变频技术，包括依次连接的预选器、第一可控衰减器、第一前置放大器、第一混频器、第一中频放大器和第二混频器，将频率为30MHz-3.6GHz的射频信号通过两次变频，变为频率为70MHz的中频信号；第一可控衰减器衰减系数为0-62dB，通过上位机软件进行控制，步进1dB；第一前置放大器为10dB固定放大倍数；当输入的射频信号频率为30-1700MHz时，第一本振频率为2290-3960MHz，混频后得到频率为2260MHz第一中频信号，第二本振频率2330MHz，混频后得到频率为70MHz中频输出信号；当输入的射频信号频率为1700-3600MHz时，第一本振频率为2740-4640MHz，混频后得到频率为1040MHz第一中频信号，第二本振频率1110MHz，混频后得到频率为70MHz中频输出信号；所述预选器分为13段，每段频率范围分别为30-50MHz、50-80MHz、80-126MHz、126-200MHz、192-323MHz、307-508MHz、492-768MHz、752-1008MHz、992-1328MHz、1312-1748MHz、1732-3398MHz、2382-3108MHz和3092-3600MHz。

优选的，所述A/D转换模块采用高速16位100MSPS转换模块，支持最大50MHz带宽的模拟信号输入。

优选的，所述双路两级DDC模块包括现场可编程门阵列FPGA芯片，现场可编程门阵列FPGA芯片抽取出两个独立的DDC接收通道，每个通道都有两级级联的DDC，第一级DDC输出带宽为20MHz的宽带I/Q数据流，第二级DDC输出带宽为20kHz-4MHz的窄带I/Q数据流。

优选的，所述中频处理模块包括DSP微处理器，DSP微处理器包含有噪声抑制、解调滤波器、陷波器、AGC增益控制、解调器、音频增益控制、音频滤波器和控制参数解析模块，进一步降低I/Q数据流速率，完成傅里叶变换FFT、数字滤波、数字解调、音频解调和噪声抑制。

优选的，所述宽频段射频前端模块还包括控制命令解析模块，控制命令解析模块与中频处理模块相连接，用以接收中频处理模块的控制命令，解析并控制本振频率、可控衰减器的衰减系数、放大器的放大倍数和短波通道及超短波通道的开关控制。

优选的，所述中频处理模块还与存储器相连接，存储器用于存储双路两级DDC模块变换后产生的I/O流数据。

优选的，所述上位机具备监测接收机的常规功能，具备频谱显示、ITU测量、存储、任务管理、数据解调方式和语音解调功能；频谱显示具有三个频谱显示区域，同时显示一个频率为20MHz的宽带实时频谱、一个频率为20kHz-4MHz的窄带频谱和带宽20-320kHz的音频实时频谱，同时进行两路的ITU测量、录音和回放。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型采用宽频段射频前端模块，使得所接收到的无线电信号频率范围低至9KHz，覆盖了短波频段和超短波频段，扩展了设备的功能，两路独立的信号接收处理通道（中频和音频）可以同时或分别对所接收到的信号进行监测分析和记录、回放，提高了设备的利用率。每个通道所接收的信号经过两级DDC处理和音频处理，三级数据流同时输出，为频谱显示和信号分析提供了灵活性，提高了监测的准确性；

（2）本实用新型中短波天线采用带有共模噪声扼流圈的小型鞭状有源天线大幅减小天线体积，使其更易于在移动设备、便携设备中使用；共模噪声扼流圈用于消除来自天馈线的共模噪声，大幅度提高接收信号质量；

（3）本实用新型中A/D转换模块采用高速16位100MSPS转换模块，支持最大50MHz带宽的模拟信号输入，16位的转换位数保证了短波和超短波频段的大动态范围；

（4）本实用新型中FIFO先进先出高速缓存模块双路两级DDC模块输出的数据流提供缓存，实现多通道信号的实时处理；

（5）本实用新型中DSP微处理器结合FIFO先进先出高速缓存模块和存储器，可提高全频带快速扫描的扫描速度；一般接收机进行全频带快速扫描时，将每次扫描的宽带数据送入上位机，通过上位机进行数据拼接，受收据上传次数及传输方式的影响，完成一次全频带扫描，速度不可能很快；本实用新型将数据拼接放到DSP微处理器中处理，完成拼接后一次将数据传输到上位机，就会大幅提高扫描速度；同时将傅里叶变换、数据解调、音频解调等运算移植到DSP微处理器中进行，不过多占用上位机的CPU资源，使系统的处理性能大幅提高；

（6）本实用新型集成度高、监测范围宽、精细化设计、灵活度高，对信号的监测、分析准确度更高，对无线电监测工作的智能化、自动化监测提供了有效的基础平台，可用于固定站、移动站、移动平台载体；

（7）本实用新型集双路信号同时监测、信号快速搜索、信号截获、信号识别、宽带记录、离线分析等多种功能于一体，具备未知信号的侦察发现、已知信号的监视告警以及己知信号的截获处理等能力，并支持自动及多种人交互工作模式，可广泛应用于地方及军队无线电管理部门的频谱监测工作。

附图说明

图1是本实用新型的框图；

图2是本实用新型中宽频段射频前端模块的框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1和图2所示的一种宽频段双通道无线电监测接收系统，它包括短波天线和超短波天线，所述短波天线和超短波天线与宽频段射频前端模块相连接，宽频段射频前端模块通过A/D转换模块与双路两级DDC模块、FIFO先进先出高速缓存模块和中频处理模块相连接，中频处理模块与数据存储模块和上位机相连接；所述短波天线采用频率范围为9KHz-30MHz的带有共模噪声扼流线圈的小型鞭状有源短波接收天线；超短波天线采用频率范围为30MHz-3.6GHz的宽范围天线；所述宽频段射频前端模块包括短波通道和超过短波通道，短波通道与短波天线相连接，采用超外差结构上变频技术，将频率范围为9KHz-30MHz的射频信号上变频为频率为70MHz的中频信号；超短波通道与超短波天线相连接，采用超外差结构变频技术，将频率范围为30MHz-3.6GHz的射频信号通过两次变频，变为频率为70MHz的中频信号；宽频段射频前端模块将短波天线和超短波电线所接收的无线电信号转换成频率为70MHz、带宽为20MHz的中频信号，经过A/D转换模块转换后传输给双路两级DDC模块；双路两级DDC模块将中频信号转换为输出带宽为20MHz的宽带1/O数据流和输出带宽为20KHz-4MHz的窄带I/O数据流，经过FIFO先进先出高速缓存模块后传输给中频处理模块进行处理；中频处理模块进一步降低所接收的I/O数据流速率，进行全频带快速扫描、数据拼接、傅里叶变换、数据解调和音频解调；再将经过处理后的I/O数据流和音频数据流传输给上位机，由上位机与已经存储的无线电信号进行比较，实现频谱显示、ITU测量、录音和回放。

短波天线采用频率为300KHz-30MHz范围带有共模噪声扼流线圈的小型鞭状有源短波接收天线。

宽频段射频前端模块包括短波通道和超短波通道，短波通道和超短波通道通过射频开关进行切换，射频开关与宽带滤波器相连接，宽带滤波器与第二中频放大器相连接；宽带滤波器的带宽为20MHz；第二中频放大器的放大倍数为15dB、30dB、45dB三个等级。

短波通道采用超外差结构上变频技术，包括依次连接的带宽为30MHz低通滤波器、第二可控衰减器、第二前置放大器、第三本振和混频器，将频率为9kHz-30MHz的射频信号上变频为频率为70MHz的中频信号；第二可控衰减器衰减系数为0-62dB，步进1dB，通过上位机进行控制；第二前置放大器为22dB固定放大倍数；第三本振频率为80-100MHz，混频后得到频率为70MHz中频信号；所述超短波通道采用超外差结构变频技术，包括依次连接的预选器、第一可控衰减器、第一前置放大器、第一混频器、第一中频放大器和第二混频器，将频率为30MHz-3.6GHz的射频信号通过两次下变频，变为频率为70MHz的中频信号；第一可控衰减器衰减系数为0-62dB，通过上位机软件进行控制，步进1dB；第一前置放大器为10dB固定放大倍数；当输入的射频信号频率为30-1700MHz时，第一本振频率为2290-3960MHz，混频后得到频率为2260MHz第一中频信号，第二本振频率2330MHz，混频后得到频率为70MHz中频输出信号；当输入的射频信号频率为1700-3600MHz时，第一本振频率为2740-4640MHz，混频后得到频率为1040MHz第一中频信号，第二本振频率1110MHz，混频后得到频率为70MHz中频输出信号；所述预选器分为13段，每段频率范围分别为30-50MHz、50-80MHz、80-126MHz、126-200MHz、192-323MHz、307-508MHz、492-768MHz、752-1008MHz、992-1328MHz、1312-1748MHz、1732-3398MHz、2382-3108MHz和3092-3600MHz。

A/D转换模块采用高速16位100MSPS转换模块，支持最大50MHz带宽的模拟信号输入。

双路两级DDC模块包括现场可编程门阵列FPGA芯片，现场可编程门阵列FPGA芯片抽取出两个独立的DDC接收通道，每个通道都有两级级联的DDC，第一级DDC输出带宽为20MHz的宽带I/Q数据流，第二级DDC输出带宽为20kHz-4MHz的窄带I/Q数据流。

中频处理模块包括DSP微处理器，DSP微处理器包含有噪声抑制、解调滤波器、陷波器、AGC增益控制、解调器、音频增益控制、音频滤波器和控制参数解析模块，进一步降低I/Q数据流速率，完成傅里叶变换FFT、数字滤波、数字解调、音频解调和噪声抑制。

宽频段射频前端模块还包括控制命令解析模块，控制命令解析模块与中频处理模块相连接，用以接收中频处理模块的控制命令，解析并控制本振频率、可控衰减器的衰减系数、放大器的放大倍数和短波通道及超短波通道的开关控制。

中频处理模块还与存储器相连接，存储器用于存储双路两级DDC模块变换后产生的I/O流数据。

上位机具备监测接收机的常规功能，具备频谱显示、ITU测量、存储、任务管理、数据解调方式和语音解调功能；频谱显示具有三个频谱显示区域，同时显示一个频率为20MHz的宽带实时频谱、一个频率为20kHz-4MHz的窄带频谱和带宽20-320kHz的音频实时频谱，同时进行两路的ITU测量、录音和回放。

本实用新型采用宽频段射频前端模块，使得所接收到的无线电信号频率范围低至9KHz，覆盖了短波和超短波频段，扩展了设备的功能，两个独立的信号接收处理（中频和音频）通道可以同时或分别对所接收到的信号进行监测分析和记录、回放，提高了设备的利用率。每个通道所接收的信号经过两级DDC处理和音频处理，三级数据流同时输出，为频谱显示和信号分析提供了灵活性，提高了监测的准确性。

Claims

1.一种宽频段双通道无线电监测接收系统，它包括短波天线和超短波天线，其特征在于：所述短波天线和超短波天线与宽频段射频前端模块相连接，宽频段射频前端模块通过A/D转换模块与双路两级DDC模块、FIFO先进先出高速缓存模块和中频处理模块相连接，中频处理模块与数据存储模块和上位机相连接；所述短波天线采用频率范围为9KHz-30MHz的有源短波接收天线；超短波天线采用频率范围为30MHz-3.6GHz的宽范围天线；所述宽频段射频前端模块包括短波通道和超过短波通道，短波通道与短波天线相连接，采用超外差结构上变频技术，将频率范围为9KHz-30MHz的射频信号上变频为频率为70MHz的中频信号；超短波通道与超短波天线相连接，采用超外差结构变频技术，将频率范围为30MHz-3.6GHz的射频信号通过两次变频，变为频率为70MHz的中频信号；宽频段射频前端模块将短波天线和超短波电线所接收的无线电信号转换成频率为70MHz、带宽为20MHz的中频信号，经过A/D转换模块转换后传输给双路两级DDC模块；双路两级DDC模块将中频信号转换为输出带宽为20MHz的宽带I/O数据流和输出带宽为20KHz-4MHz的窄带I/O数据流，经过FIFO先进先出高速缓存模块后传输给中频处理模块进行处理；中频处理模块进一步降低所接收的I/O数据流速率，进行全频带快速扫描、数据拼接、傅里叶变换、数据解调和音频解调；再将经过处理后的I/O数据流和音频数据流传输给上位机，由上位机实现频谱显示、ITU测量、录音和回放。

2.根据权利要求1所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述短波天线采用频率为9KHz-30MHz范围带有共模噪声扼流线圈的小型鞭状有源短波接收天线。

3.根据权利要求1或2所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述宽频段射频前端模块包括短波通道和超短波通道，短波通道和超短波通道通过射频开关进行切换，射频开关与宽带滤波器相连接，宽带滤波器与第二中频放大器相连接；宽带滤波器的带宽为20MHz；第二中频放大器的放大倍数为15dB、30dB、45dB三个等级。

4.根据权利要求3所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述短波通道采用超外差结构上变频技术，包括依次连接的带宽为30MHz低通滤波器、第二可控衰减器、第二前置放大器、第三本振和混频器，将频率为9kHz-30MHz的射频信号上变频为频率为70MHz的中频信号；第二可控衰减器衰减系数为0-62dB，步进1dB，通过上位机进行控制；第二前置放大器为22dB固定放大倍数；第三本振频率为80-100MHz，混频后得到频率为70MHz中频信号；所述超短波通道采用超外差结构变频技术，包括依次连接的预选器、第一可控衰减器、第一前置放大器、第一混频器、第一中频放大器和第二混频器，将频率为30MHz-3.6GHz的射频信号通过两次下变频，变为频率为70MHz的中频信号；第一可控衰减器衰减系数为0-62dB，通过上位机软件进行控制，步进1dB；第一前置放大器为10dB固定放大倍数；当输入的射频信号频率为30-1700MHz时，第一本振频率为2290-3960MHz，混频后得到频率为2260MHz第一中频信号，第二本振频率2330MHz，混频后得到频率为70MHz中频输出信号；当输入的射频信号频率为1700-3600MHz时，第一本振频率为2740-4640MHz，混频后得到频率为1040MHz第一中频信号，第二本振频率1110MHz，混频后得到频率为70MHz中频输出信号；所述预选器分为13段，每段频率范围分别为30-50MHz、50-80MHz、80-126MHz、126-200MHz、192-323MHz、307-508MHz、492-768MHz、752-1008MHz、992-1328MHz、1312-1748MHz、1732-3398MHz、2382-3108MHz和3092-3600MHz。

5.根据权利要求4所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述A/D转换模块采用高速16位100MSPS转换模块，支持最大50MHz带宽的模拟信号输入。

6.根据权利要求5所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述双路两级DDC模块包括现场可编程门阵列FPGA芯片，现场可编程门阵列FPGA芯片抽取出两个独立的DDC接收通道，每个通道都有两级级联的DDC，第一级DDC输出带宽为20MHz的宽带I/Q数据流，第二级DDC输出带宽为20kHz-4MHz的窄带I/Q数据流。

7.根据权利要求6所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述中频处理模块包括DSP微处理器，DSP微处理器包含有噪声抑制、解调滤波器、陷波器、AGC增益控制、解调器、音频增益控制、音频滤波器和控制参数解析模块，进一步降低I/Q数据流速率，完成傅里叶变换FFT、数字滤波、数字解调、音频解调和噪声抑制。

8.根据权利要求7所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述宽频段射频前端模块还包括控制命令解析模块，控制命令解析模块与中频处理模块相连接，用以接收中频处理模块的控制命令，解析并控制本振频率、可控衰减器的衰减系数、放大器的放大倍数和短波通道及超短波通道的开关控制。

9.根据权利要求8所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述中频处理模块还与存储器相连接，存储器用于存储双路两级DDC模块变换后产生的I/O流数据。

10.根据权利要求9所述的宽频段双通道无线电监测接收系统，其特征在于：所述上位机具备频谱显示、ITU测量、存储、任务管理、数据解调方式和语音解调功能；频谱显示具有三个频谱显示区域，同时显示一个频率为20MHz的宽带实时频谱、一个频率为20kHz-4MHz的窄带频谱和带宽20-320kHz的音频实时频谱，同时进行两路的ITU测量、录音和回放。