CN218276675U - 一种相干信号定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相干信号定位系统，包括信号预处理系统与可变带通预滤波器，所述信号预处理系统包括实时信号处理和触发模块与后处理和触发模块，所述实时信号处理和触发模块上设置有第一串行接口，所述实时信号处理和触发模块与后处理和触发模块之间连接有双口存储器，所述实时信号处理和触发模块连接有信号采集与恢复模块、时钟电路与主机接口。本实用新型所述的一种相干信号定位系统，采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度。

Description

一种相干信号定位系统

技术领域

本实用新型涉及宽带无线信号安全检测及监测技术领域，特别涉及一种相干信号定位系统。

背景技术

相干信号定位系统是一种宽带无线信号安全检测及监测技术，随着微电子技术的迅速发展，无线信号日趋复杂，传统的无线信号安全检测及监测技术的不断完善，新型窃听装置、非法发射信号等发射手段不断推出，多功能、智能化和隐蔽性强的特点更加明显。现代非法发射信号技术集电子学、电声学、电子光学、几何光学、精密机械等学科为一体，其种类之繁多，形状之多样，工艺之奇异，制作之精巧，隐蔽之微妙，达到了出神入化的地步。随着5G通信技术的到来，40-50MHz宽带信号也越发常见，无线信号安全检测及监测已从原来单一的语音监测，扩展到无线信号与数据相结合，无线信号与公众通信相结合，呈现出频谱、IQ数据记录、超宽带等处理多功能一体化集成态势，在涉密场所、技术设备中安装非法发射信号装置是常用的技术窃密手段。宽带、超宽带无线信号安全检测及监测技术是保护信息安全的重要手段，在信息化、网络化环境下依然受到世界许多国家的高度重视，随着科技的不断发展，人们对于相干信号定位系统的制造工艺要求也越来越高。

现有的相干信号定位系统在使用时存在一定的弊端，在日益复杂的无线电磁环境中，现有的快速定位无限信号的传统设备的中频带宽往往在10M，针对目前快速发胀的微电子技术中频带宽40M以上的，已经明显不具备同等检测的技术手段了，给实际的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种相干信号定位系统。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种相干信号定位系统，采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度，可以有效解决背景技术中的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种相干信号定位系统，包括信号预处理系统与可变带通预滤波器，所述信号预处理系统包括实时信号处理和触发模块与后处理和触发模块，所述实时信号处理和触发模块上设置有第一串行接口，所述后处理和触发模块上设置有第二串行接口，所述实时信号处理和触发模块与后处理和触发模块之间连接有双口存储器，所述实时信号处理和触发模块连接有信号采集与恢复模块、时钟电路与主机接口，所述后处理和触发模块连接有数据存储模块，所述时钟电路与信号采集与恢复模块、后处理和触发模块进行连接。

优选的，所述可变带通预滤波器包括增益检波器与规则处理器，所述增益检波器内部设置有峰值检波器与量化器，所述增益检波器连接双口存储器的位置，所述规则处理器连接有预滤波器、可变放大器与ADC模块，所述预滤波器连接有抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器与可变放大器连接，所述可变放大器连接有采样保持器，所述采样保持器连接有ADC模块，所述ADC模块与缩放比例处理器连接，所述缩放比例处理器连接有微处理器与查找模块，所述查找模块连接有校准模块。

优选的，所述实时信号处理和触发模块与后处理和触发模块之间通过第一串行接口、第二串行接口之间双向连接，所述实时信号处理和触发模块、后处理和触发模块、双口存储器之间进行连接。

优选的，所述时钟电路的输出端与信号采集与恢复模块、实时信号处理和触发模块、后处理和触发模块的输入端进行连接，所述实时信号处理和触发模块与主机接口之间双向连接，所述后处理和触发模块与数据存储模块之间双向连接。

优选的，所述峰值检波器的输出端与量化器的输入端连接，所述量化器的输出端与规则处理器的输入端连接，所述规则处理器的输出端与可变放大器、缩放比例处理器的输入端连接，所述规则处理器与预滤波器双向连接。

优选的，所述预滤波器的输出端与抗混叠滤波器的输入端连接，所述抗混叠滤波器的输出端与可变放大器的输入端连接，所述可变放大器的输出端与采样保持器的输入端连接，所述采样保持器的输出端与ADC模块的输入端连接，所述ADC模块的输出端与缩放比例处理器的输入端连接，所述缩放比例处理器的输出端与查找模块、微处理器之间连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种相干信号定位系统，具备以下有益效果：该一种相干信号定位系统，采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度，需要采用具备快速分析功能的Goertzel算法，充分发挥计算机优势，同时还需要结合Power-Law检测器的特点，实现针对突发信号的快速检测，需要摒弃传统的弹跳窗口，提速突发信号起止时刻的反应时隙，需要运用自动量程变换技术，利用通路中抗混叠滤波器有较长的延时特性，在ADC之前加一个可变增益调节器，在扫描过程中，使电路能进行充分的峰值预检测和增益判别，进而调整进入ADC的信号增益，自动量程变换机制相当于扩展了ADC的量程范围，从而提高了测量动态范围，可变带通预滤波器对中频信号进行预滤波的处理，中频信号经预滤波后分为两路：主路信号进行CIC滤波器和FIR滤波器组合滤波，抗混叠滤波器存在很大的延时，它把输入信号延时到ADC采样时钟周期的很多倍，正是该延时的存在能够保证信号到达ADC之前能够及时对输入信号进行电平判别处理和增益调整，滤波器的延时允许该技术在一个时钟周期内及时检测信号电平，然后在下一个时钟周期内决定需要调整的放大器增益并且完成电路设置，调整后具有最佳增益的信号到达ADC，使动态范围最大化，特别是对那些需要更大动态范围的包含大、小信号的测量时，动态范围已经通过加在ADC前面的增益改善了，增益规则处理器根据峰值处理器的输出结果控制可变放大器的增益：输入为大信号，放大器增益减小；输入为小信号，放大器增益增大，另外增益规则处理器还控制ADC量化数据的缩放处理，目的是去掉可变放大器的增益，恢复原来信号幅度值，此外，通过提前对信号幅度检测和调整，可以防止信号过载从而保护ADC，矢量调制误差的精密补偿修正技术要解决两方面问题：一是要减小I/Q驱动电路本身的频率响应、直流偏移等问题，尽量降低I/Q驱动电路对调制信号的影响；二是对驱动信号进行必要的修正，进一步提高调制信号的质量，超大中频检测带宽、高灵敏度快速进行相干信号定位，中频数据采集进行定位、解调、分析，整个相干信号定位系统结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

图1为本实用新型一种相干信号定位系统的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种相干信号定位系统中可变带通预滤波器的结构示意图。

图3为本实用新型一种相干信号定位系统中Goertzel算法的结构示意图。

图4为本实用新型一种相干信号定位系统中组合滤波器幅频特性的结构示意图。

图中：1、实时信号处理和触发模块；2、信号采集与恢复模块；3、时钟电路；4、主机接口；5、第一串行接口；6、第二串行接口；7、后处理和触发模块；8、数据存储模块；9、双口存储器；10、预滤波器；11、抗混叠滤波器；12、可变放大器；13、采样保持器；14、校准模块；15、查找模块；16、增益检波器；17、峰值检波器；18、量化器；19、规则处理器；20、ADC模块；21、缩放比例处理器；22、微处理器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，一种相干信号定位系统，包括信号预处理系统与可变带通预滤波器，信号预处理系统包括实时信号处理和触发模块1与后处理和触发模块7，实时信号处理和触发模块1上设置有第一串行接口5，后处理和触发模块7上设置有第二串行接口6，实时信号处理和触发模块1与后处理和触发模块7之间连接有双口存储器9，实时信号处理和触发模块1连接有信号采集与恢复模块2、时钟电路3与主机接口4，后处理和触发模块7连接有数据存储模块8，时钟电路3与信号采集与恢复模块2、后处理和触发模块7进行连接，采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度。

进一步的，可变带通预滤波器包括增益检波器16与规则处理器19，增益检波器16内部设置有峰值检波器17与量化器18，增益检波器16连接双口存储器9的位置，规则处理器19连接有预滤波器10、可变放大器12与ADC模块20，预滤波器10连接有抗混叠滤波器11，抗混叠滤波器11与可变放大器12连接，可变放大器12连接有采样保持器13，采样保持器13连接有ADC模块20，ADC模块20与缩放比例处理器21连接，缩放比例处理器21连接有微处理器22与查找模块15，查找模块15连接有校准模块14。

进一步的，实时信号处理和触发模块1与后处理和触发模块7之间通过第一串行接口5、第二串行接口6之间双向连接，实时信号处理和触发模块1、后处理和触发模块7、双口存储器9之间进行连接。

进一步的，时钟电路3的输出端与信号采集与恢复模块2、实时信号处理和触发模块1、后处理和触发模块7的输入端进行连接，实时信号处理和触发模块1与主机接口4之间双向连接，后处理和触发模块7与数据存储模块8之间双向连接。

进一步的，峰值检波器17的输出端与量化器18的输入端连接，量化器18的输出端与规则处理器19的输入端连接，规则处理器19的输出端与可变放大器12、缩放比例处理器21的输入端连接，规则处理器19与预滤波器10双向连接。

进一步的，预滤波器10的输出端与抗混叠滤波器11的输入端连接，抗混叠滤波器11的输出端与可变放大器12的输入端连接，可变放大器12的输出端与采样保持器13的输入端连接，采样保持器13的输出端与ADC模块20的输入端连接，ADC模块20的输出端与缩放比例处理器21的输入端连接，缩放比例处理器21的输出端与查找模块15、微处理器22之间连接。

工作原理：本实用新型包括实时信号处理和触发模块1、信号采集与恢复模块2、时钟电路3、主机接口4、第一串行接口5、第二串行接口6、后处理和触发模块7、数据存储模块8、双口存储器9、预滤波器10、抗混叠滤波器11、可变放大器12、采样保持器13、校准模块14、查找模块15、增益检波器16、峰值检波器17、量化器18、规则处理器19、ADC模块20、缩放比例处理器21、微处理器22，采用在信道环境下设计信号预处理技术的软硬件体系架构及编写特别的信号搜索算法，结合信道特点采用数学形态学理论分析，设计专用的信道频谱二值化预处理算法，实现快速的信号识别功能并显著提高信号处理速度，需要针对瞬时突发信号与日常慢速扫描信号在持续时间上的差异，结合高速DSP处理器优化算法，设计筛选突发信号的专用信号处理模块，针对突发信号的快速检测，需要采用具备快速分析功能的Goertzel算法，充分发挥计算机优势，同时还需要结合Power-Law检测器的特点，实现针对突发信号的快速检测，需要摒弃传统的弹跳窗口，提速突发信号起止时刻的反应时隙，需要运用自动量程变换技术，利用通路中抗混叠滤波器有较长的延时特性，在ADC之前加一个可变增益调节器，在扫描过程中，使电路能进行充分的峰值预检测和增益判别，进而调整进入ADC的信号增益，自动量程变换机制相当于扩展了ADC的量程范围，从而提高了测量动态范围，可变带通预滤波器对中频信号进行预滤波的处理，中频信号经预滤波后分为两路：主路信号进行CIC滤波器和FIR滤波器组合滤波，抗混叠滤波器存在很大的延时，它把输入信号延时到ADC采样时钟周期的很多倍，正是该延时的存在能够保证信号到达ADC之前能够及时对输入信号进行电平判别处理和增益调整，滤波器的延时允许该技术在一个时钟周期内及时检测信号电平，然后在下一个时钟周期内决定需要调整的放大器增益并且完成电路设置，调整后具有最佳增益的信号到达ADC，使动态范围最大化，特别是对那些需要更大动态范围的包含大、小信号的测量时，动态范围已经通过加在ADC前面的增益改善了，增益规则处理器根据峰值处理器的输出结果控制可变放大器的增益：输入为大信号，放大器增益减小；输入为小信号，放大器增益增大，另外增益规则处理器还控制ADC量化数据的缩放处理，目的是去掉可变放大器的增益，恢复原来信号幅度值，此外，通过提前对信号幅度检测和调整，可以防止信号过载从而保护ADC，矢量调制误差的精密补偿修正技术要解决两方面问题：一是要减小I/Q驱动电路本身的频率响应、直流偏移等问题，尽量降低I/Q驱动电路对调制信号的影响；二是对驱动信号进行必要的修正，进一步提高调制信号的质量，超大中频检测带宽、高灵敏度快速进行相干信号定位，中频数据采集进行定位、解调、分析。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种相干信号定位系统，包括信号预处理系统与可变带通预滤波器，其特征在于：所述信号预处理系统包括实时信号处理和触发模块(1)与后处理和触发模块(7)，所述实时信号处理和触发模块(1)上设置有第一串行接口(5)，所述后处理和触发模块(7)上设置有第二串行接口(6)，所述实时信号处理和触发模块(1)与后处理和触发模块(7)之间连接有双口存储器(9)，所述实时信号处理和触发模块(1)连接有信号采集与恢复模块(2)、时钟电路(3)与主机接口(4)，所述后处理和触发模块(7)连接有数据存储模块(8)，所述时钟电路(3)与信号采集与恢复模块(2)、后处理和触发模块(7)进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种相干信号定位系统，其特征在于：所述可变带通预滤波器包括增益检波器(16)与规则处理器(19)，所述增益检波器(16)内部设置有峰值检波器(17)与量化器(18)，所述增益检波器(16)连接双口存储器(9)的位置，所述规则处理器(19)连接有预滤波器(10)、可变放大器(12)与ADC模块(20)，所述预滤波器(10)连接有抗混叠滤波器(11)，所述抗混叠滤波器(11)与可变放大器(12)连接，所述可变放大器(12)连接有采样保持器(13)，所述采样保持器(13)连接有ADC模块(20)，所述ADC模块(20)与缩放比例处理器(21)连接，所述缩放比例处理器(21)连接有微处理器(22)与查找模块(15)，所述查找模块(15)连接有校准模块(14)。

3.根据权利要求1所述的一种相干信号定位系统，其特征在于：所述实时信号处理和触发模块(1)与后处理和触发模块(7)之间通过第一串行接口(5)、第二串行接口(6)之间双向连接，所述实时信号处理和触发模块(1)、后处理和触发模块(7)、双口存储器(9)之间进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种相干信号定位系统，其特征在于：所述时钟电路(3)的输出端与信号采集与恢复模块(2)、实时信号处理和触发模块(1)、后处理和触发模块(7)的输入端进行连接，所述实时信号处理和触发模块(1)与主机接口(4)之间双向连接，所述后处理和触发模块(7)与数据存储模块(8)之间双向连接。

5.根据权利要求2所述的一种相干信号定位系统，其特征在于：所述峰值检波器(17)的输出端与量化器(18)的输入端连接，所述量化器(18)的输出端与规则处理器(19)的输入端连接，所述规则处理器(19)的输出端与可变放大器(12)、缩放比例处理器(21)的输入端连接，所述规则处理器(19)与预滤波器(10)双向连接。

6.根据权利要求2所述的一种相干信号定位系统，其特征在于：所述预滤波器(10)的输出端与抗混叠滤波器(11)的输入端连接，所述抗混叠滤波器(11)的输出端与可变放大器(12)的输入端连接，所述可变放大器(12)的输出端与采样保持器(13)的输入端连接，所述采样保持器(13)的输出端与ADC模块(20)的输入端连接，所述ADC模块(20)的输出端与缩放比例处理器(21)的输入端连接，所述缩放比例处理器(21)的输出端与查找模块(15)、微处理器(22)之间连接。

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