CN220752225U - 一种多通道无线电分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种多通道无线电分析仪。本实用新型的多通道无线电分析仪包括信号采集装置、信号分析与显示单元以及电源，信号采集装置包括至少一组信号采集单元，每组信号采集单元包括多个信号采集模块，每个信号采集模块均与所述信号分析与显示单元连接从而形成多个无线电信号传输通道，同一组信号采集单元内的所有信号采集模块用于采集同一无线电信号。本实用新型的多通道无线电分析仪，由于具有多个无线电信号传输通道，当一个信号采集模块故障时，可继续通过其它无线电信号传输通道对无线电进行分析，从而大大提高了无线电分析仪工作的可靠性和稳定性。

Description

一种多通道无线电分析仪

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种多通道无线电分析仪。

背景技术

无线电分析仪主要用于对无线电信号进行采集，并对采集的无线电信号进行分析处理并以数值、频谱图等形式进行显示，或者用于接收环境中的无线电信号和测试无线电发射装置的工作性能等。现有的无线电分析仪主要有万用表、示波器及信号发生器等三类，但示波器和信号发生器的体积普遍较大，以台式设备为主，交互方式为按键操作和屏幕显示，不利于便携携带，且结构复杂，在设备出现故障后需要专业人员进行维修，影响了设备的维修效率和用户体验，增加了维修成本；此外，示波器和信号发生器采用闭源的控制板，不利于后期系统的开发和扩容。因为应用需求可能需要重新设计控制板和进行维修，增加了生产成本、研发时间和使用成本，也降低了用户体验，且这些设备基本只能在固定的频谱范围内同时检测一种无线电信号，使用范围较小。

授权公告号为CN20494803U的中国实用新型专利说明书中公开了一种小型无线电检测装置，利用该无线电检测装置可以对无线电信号进行实时动态频谱监测，但是该小型无线电检测装置采用单一信号采集装置，当该信号采集装置故障时，会导致该小型无线电检测装置无法工作，该小型无线电检测装置工作时可靠性和稳定性较低；此外该小型无线电检测装置采用无线wifi的传输方式对经过模数转换处理的无线电信号传输，在传输距离远或者天气恶劣的情况下信号传输不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多通道无线电分析仪，用以解决现有技术中的无线电分析装置工作时可靠性和稳定性较低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多通道无线电分析仪，包括用于采集无线电信号并转换为数字信号的信号采集装置、与其连接的用于对无线电信号进行频谱分析并显示结果的信号分析与显示单元以及电源，所述的信号采集装置包括至少一组信号采集单元，每组信号采集单元包括多个用于采集无线电信号并转换为数字信号的信号采集模块，每个信号采集模块均与所述信号分析与显示单元连接从而形成多个无线电信号传输通道，同一组信号采集单元内的所有信号采集模块用于采集同一无线电信号。

其有益效果为：通过在每组信号采集单元中设置多个信号采集模块并分别与信号分析与显示单元连接从而形成多个无线电信号采集通道，当一个信号采集模块故障时，可继续通过其它无线电信号传输通道对无线电进行分析，从而大大提高了无线电分析仪工作的可靠性和稳定性；此外，通过对同一组信号采集单元内不同信号采集模块对同一信号的采集数据的对比，可以确定各个信号采集模块的工作状态，及时进行故障判断及处理。

优选地，所述的信号采集模块包括频率范围不同的多个接收天线以及模数转换模块，每个接收天线均与所述模数转换模块的模拟端连接，所述模数转换模块的数字端与所述信号分析与显示单元连接。

其有益效果为：通过设置工作频率范围不同的多个接收天线，从而实现了采集更大频率范围的无线电信号，从而提高了无线电分析仪的适用范围。

优选地，所述的模数转换模块采用解调器。

优选地，所述的信号采集模块包括两个接收天线，工作频率分别为100KHz-30MHz以及20MHz-1.7GHz。

优选地，所述的多个信号采集模块均通过USB线缆与所述信号分析与显示单元连接。

其有益效果为：通过USB线缆传输采集到的无线电信号，避免了传输距离远或者天气恶劣的情况下信号传输不稳定的情况，从而进一步增加了无线电分析仪工作的稳定性和可靠性；USB作为一种标准化的通信接口，具有标准且通用的通信协议，采用USB线缆减少了信号采集模块和信号分析与显示单元之间的依赖度，实现了无线电分析仪的低耦合性。

优选地，还包括USB接口扩展装置，所述的多个信号采集模块分别通过USB线缆与USB接口扩展装置的扩展端连接，USB接口扩展装置的非扩展端与所述信号分析与显示单元连接。

其有益效果为：通过设置USB接口扩展装置，增加了信号分析与显示单元的USB接口，从而便于增加无线电信号传输通道的个数，进一步提高无线电分析仪可靠性和稳定性。

优选地，所述的信号分析与显示单元包括计算机主板和显示器，所述的计算机主板分别与USB接口扩展装置的非扩展端以及显示器的信号输入端连接。

优选地，所述电源包括用于给所述计算机主板供电的第一电源模块、用于给所述显示器供电的第二电源模块以及用于给所述USB接口扩展装置供电的第三电源模块。

其有益效果为：采用独立的电源为计算机主板、显示器以及USB接口扩展装置进行供电，避免电流干扰，从而为USB接口扩展装置提供稳定的工作电流，进一步保证了无线电分析仪的稳定性。

优选地，所述的计算机主板的型号为树莓派4b。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的故障诊断流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

多通道无线电分析仪实施例：

如图1所示，本实用新型的多通道无线电分析仪包括电源5、USB接口扩展装置2、用于采集无线电信号并转换为数字信号的信号采集装置以及与其连接的用于对无线电信号进行频谱分析并显示结果的信号分析与显示单元，所述的信号采集装置包括至少一组信号采集单元，每组信号采集单元包括多个用于采集无线电信号并转换为数字信号的信号采集模块3，每个信号采集模块均通过USB线缆和USB接口扩展装置与信号分析与显示单元连接从而形成多个无线电信号传输通道，同一组信号采集单元内的所有信号采集模块用于采集同一无线电信号。通过USB线缆传输采集到的无线电信号，避免了传输距离远或者天气恶劣的情况下信号传输不稳定的情况，从而进一步增加了无线电分析仪工作的稳定性和可靠性；USB作为一种标准化的通信接口，具有标准且通用的通信协议，采用USB线缆减少了信号采集模块和信号分析与显示单元之间的依赖度，实现了无线电分析仪的低耦合性。通过设置USB接口扩展装置，增加了信号分析与显示单元的USB接口，从而便于增加无线电信号传输通道的个数，进一步提高无线电分析仪可靠性和稳定性。

信号分析与显示单元可以采用示波器、信号发生器或者其它合适的频谱分析设备，也可以采用由计算机主板1和显示器4组成的信号分析与显示单元，计算机主板上安装有频谱分析软件，用于对通过USB传输的多组无线电信号进行存储、分析、处理，并控制分析处理结果在显示器上显示。显示器用于显示无线电信号相关信息，作为人机交互界面。计算机主板可采用型号为树莓派4b的计算机主板，树莓派是一款微型电脑主板，具有低能耗、移动便携性等特性，具备电脑的所有基本功能。通过对计算机主板所搭载软件进行调试、二次开发，根据用户需求对无线电信号的分析、处理及显示等要求进行完善、升级，实现快速的二次开发及个性化定制，无需更换硬件，只对软件进行调整，开发成本低且快速。

每个信号采集模块均包括频率范围不同的多个接收天线以及模数转换模块，优选地，本实施例中的信号采集模块采用两个接收天线，工作频率分别为100KHz-30MHz以及20MHz-1.7GHz。模数转换模块可采用型号为rtl2832U的解调器或者其它数模转换装置，本实施例中优选采用型号为rtl2832U的解调器。通过设置工作频率范围不同的多个接收天线，从而实现了采集更大频率范围的无线电信号，从而提高了无线电分析仪的适用范围。

为了给USB接口扩展装置提供稳定的工作电流，保证无线电分析仪的稳定性，电源采用3个独立的电源模块分别为计算机主板、显示器和USB接口扩展装置供电。

型号为rtl2832U的解调器有USB孔槽和天线同轴孔槽，USB孔槽接到USB接口扩展装置的扩展端，两个接收天线连接于天线同轴孔槽上，通过USB接口扩展装置和USB线缆对解调器和接收天线进行通信和供电。USB接口扩展装置的非扩展端通过USB线缆与计算机主板上的USB接口连接，计算机主板上的高清接口通过HDMI线缆与显示器的信号输入端连接。

多通道无线电分析仪的工作原理为：

接收天线采集其工作频率范围内的无线电信号并发送给解调器，解调器将无线电信号由模拟信号转换为数字信号并通过USB线缆和USB扩展装置发送给信号分析与显示单元，信号分析与显示单元接收到解调器发送的数字信号后，对其进行缓存并对信号进行分析与处理，并将分析结果进行显示。同一信号采集单元的不同信号采集模块同时采集同一无线电信号并转换为数字信号发送给信号分析与显示单元，信号分析与显示单元同一时刻只对一个信号采集模块采集发送的数字信号进行分析与显示，当信号采集模块发生故障时，可切换为对该信号采集模块所在的信息采集单元的任意一个正常的信号采集模块发送的数字信号进行分析。

在信号分析与显示单元由计算机主板和显示器组成的情况下，可在计算机主板上安装同一时刻只能对一个信号采集模块发送的数字信号进行处理的频谱分析软件也可以安装可并行处理多个信号采集模块发送的数字信号的频谱分析软件，当采用可并行处理多个信号采集模块发送的数字信号的频谱分析软件时，可大大提高无线电信号检测效率。

在信号采集单元有多组的情况下，多组信号采集单元分别采集不同的无线电信号并转换为数字信号发送给信号分析与显示单元，信号分析与显示单元可以分时段处理不同信号采集单元采集的无线电信号，在同一时段内只处理一组信号采集单元采集的无线电信号，也可对多组信号采集单元采集的无线电信号并行处理。

如图2所示，通过对比同一信号采集单元的多个信号传输通道传输的同一无线电波的接收结果，可以确定信号采集模块的工作状态，及时进行故障判断及处理，以某一通道发生故障为例，具体操作如下但不限于以下操作：

(1)通过多通道信号对比发现某一A通道信号异常或无信号，可确定A通道信号出现问题；

(2)检测A通道信号对应USB口是否正常：

取下A通道信号相应的采集模块，连接至任一正常模块组B处USB插口后观察该任一模块所在通道信号是否正常。

若正常，则A通道信号所在USB口故障；

若异常，则A通道信号的信号采集模块存在故障，安装正常信号采集模块B至A通道信号所在USB处，观察该通道信号，若不正常，则USB口不正常；做正常，则USB接口无故障；

(3)若在步骤2的操作中确认A通道的信号采集模块存在故障，则检测故障信号采集模块组件的故障情况：

更换正常信号采集模块B的天线至A通道的信号采集模块，若信号正常，则天线损坏；若信号异常，则解调器损坏此时A通道的天线也可能存在故障，再将故障的信号采集模块天线更换至信号采集模块B中，若信号正常，则天线未损坏，信号异常，则天线也存在故障。

通过上述操作确认组件故障情况后，可及时采用配件进行更换，做到故障检测及维修及时到位，使设备维护具有高效率，同时也保证了设备运行的高稳定性。

本实用新型的多通道无线电分析仪通过在每组信号采集单元中设置多个信号采集模块并分别与信号分析与显示单元连接从而形成多个无线电信号采集通道，当一个信号采集模块故障时，可继续通过其它无线电信号传输通道对无线电进行分析，从而大大提高了无线电分析仪工作的可靠性和稳定性；此外，通过对同一组信号采集单元内不同信号采集模块对同一信号的采集数据的对比，可以确定各个信号采集模块的工作状态，及时进行故障判断及处理。

Claims (9)

1.一种多通道无线电分析仪，包括用于采集无线电信号并转换为数字信号的信号采集装置、与其连接的用于对无线电信号进行频谱分析并显示结果的信号分析与显示单元、以及电源，其特征在于，所述的信号采集装置包括至少一组信号采集单元，每组信号采集单元包括多个信号采集模块，每个信号采集模块均与所述信号分析与显示单元连接从而形成多个无线电信号传输通道，同一组信号采集单元内的所有信号采集模块用于采集同一无线电信号。

2.如权利要求1所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述的信号采集模块包括频率范围不同的多个接收天线以及模数转换模块，每个接收天线均与所述模数转换模块的模拟端连接，所述模数转换模块的数字端与所述信号分析与显示单元连接。

3.如权利要求2所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述的模数转换模块采用解调器。

4.如权利要求2所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述的信号采集模块包括两个接收天线，工作频率分别为100KHz-30MHz以及20MHz-1.7GHz。

5.如权利要求1-4任意一项所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述的多个信号采集模块均通过USB线缆与所述信号分析与显示单元连接。

6.如权利要求5所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，还包括USB接口扩展装置，所述的多个信号采集模块分别通过USB线缆与USB接口扩展装置的扩展端连接，USB接口扩展装置的非扩展端与所述信号分析与显示单元连接。

7.如权利要求6所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述的信号分析与显示单元包括计算机主板和显示器，所述的计算机主板分别与USB接口扩展装置的非扩展端以及显示器的信号输入端连接。

8.如权利要求7所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述电源包括用于给所述计算机主板供电的第一电源模块、用于给所述显示器供电的第二电源模块以及用于给所述USB接口扩展装置供电的第三电源模块。

9.如权利要求7所述的多通道无线电分析仪，其特征在于，所述的计算机主板的型号为树莓派4b。