一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带瞬态复杂电磁监测仪，包括：天线系统，接收复杂电磁目标信号；多通道接收系统，对接收到的复杂电磁目标信号进行放大和信号分级并行处理；多通道低频窄带接收系统，对多通道接收系统提供的低频窄带信号做相应频谱扫描和检测处理；并行协同处理系统，协调分配天线系统、多通道接收系统和多通道低频接收系统三者的工作，该检测仪可以实现超宽频带范围内对电磁频谱的实时监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间复杂电磁频谱监测
，具体涉及一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪。
技术介绍
传统的电磁频谱监测系统可分为：1、单信道超外差接收机：一次只能接收一个信号，通过本振信号在整个频段内来回的调谐实现全频段监测，速度慢，实时性极差，受限于本振信号，逐个信道实现超宽带扫描可能性几乎为零；2、模拟多信道接收机：模拟端并行多路，同时接收，无需本振信号来回调谐，所以实时性很好，其缺点是模拟通道带宽固定，灵活性低，体积巨大，成本昂贵；3、宽中频超外差接收机：宽频带同时接收频谱范围内多个信号，实时性相对较好，后端一般配合数字信号处理，其窄带监测系统的动态范围较小。随着科学技术的进步和无线通信的迅猛发展，无线电监测系统需要对更宽频带内的电磁频谱进行实时监测。而传统的监测系统存在监测频带窄和实效性差等问题，无法满足新的应用场景和技术要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提出了一种宽带瞬态复杂电磁监频谱测仪，可实现在超宽频带范围内对电磁频谱的实时监测。本专利技术通过下述技术方案实现：一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪，包括：天线系统，接收复杂电磁目标信号；多通道接收系统，对接收到的复杂电磁目标信号进行放大和信号分级并行处理；多通道低频接收系统，对多通道接收系统提供的信息做相应频谱扫描和检测处理；并行协同处理系统，协调分配天线系统、多通道接收系统和多通道低频接收系统三者的工作。现有的电磁频谱监测过程都是在一定的频段范围内从低到高依次进行扫描来实现对特定频段内的电磁频谱的监测。由于扫描速度有限，在对很宽的频带范围进行监测时，从低频到高频扫描一次的时间会比较长，无法实现超宽频带范围内对电磁频谱的实时监测。本方案的思路在于：以瞬态窄脉冲和宽谱高速复杂电磁目标的信息获取和侦测为目标，通过频域多通道接收和并行协同处理系统的协同处理，实现系统的超宽频带和电磁频谱的实时监测。即采用多通道接收系统进行信道化处理，将宽带范围内的电磁频谱分成较窄的多路信号，对于各路中的窄带频谱可以在极短的时间内完成一次扫描监测；其次，每一时刻各路通道都并行接收信号和扫描监测，即实现在同一时刻并行地对很宽的频带进行监测。简而言之就是前端并行接收，后端并行协同处理，提高监测速率。作为优选，所述天线系统包括多个天线，各天线接收的频率范围不同且各天线接收的频率范围构成一连续频带，这些天线共同实现对所监测的带宽范围内电磁信号的接收。进一步的，所述天线包括超宽带天线和/或定位天线。作为优选，所述多通道接收系统包括低噪声放大器和连接在低噪声放大器输出端的多路并行接收前端电路，所述接收前端电路包括前端预处理电路和连接在前端预处理电路输出端的超外差接收机，所述前端预处理电路将所接收的信号处理到超外差接收机的工作频段。作为优选，所述接收前端电路包括依次连接的滤波器、可变增益放大器和超外差接收机。在天线接收的电磁频谱中，有部分信号落在超外差接收机的工作频率范围，滤波器将该频段信号选出后，经可变增益放大器进行放大，直接送入超外差接收机进行处理。作为优选，所述前端预处理电路包括依次连接的滤波器、下变频电路、中频滤波器、可变增益放大器和超外差接收机。在天线接收的电磁频谱中，有部分信号在超外差接收机的工作频率范围之外，先经滤波器将特定频段的信号选出，然后通过下变频电路将信号下变频到超外差接收机的工作频率范围。为了滤除在变频处理过程中产生的高次谐波等杂波信号，所有经过变频处理的信号都要经过中频滤波器进行滤波。此外为了保证最终输入超外差接收机的信号的强度，所有信号在输入超外差接收机之前都要借助可变增益放大器进行增益补偿。进一步的，在处理与下变频电路的本振信号相近的电磁频谱时，为了避免镜频干扰和本振泄露到中频输出端，所述前端预处理电路还包括连接在滤波器和下变频电路之间的上变频电路。将信号从低噪声放大器输出端选出后先进行上变频处理，然后再下变频到超外差接收机的工作频率范围，避免镜频干扰和本振泄露到中频输出端。进一步的，前端预处理电路还包括为下变频电路和上变频电路提供本振信号的本振电路。进一步的，所述本振电路包括频率参考源，所述频率参考源的输出信号经倍频、混频、和分频中至少一种方式产生各高频段处理电路的混频器的本振信号。本方案进一步的对变频器的本振信号进行改进，各高频段处理电路的混频器的本振信号采用统一的频率参考源为基准，利用倍频、混频、和分频中至少一种方式产生各高频段处理电路的混频器的本振信号。通过这种方式，其可实现各个通道的特性同步，同时实现超低相位噪声的本振源。这将有助于提升监测的幅度和相位精度，减小系统因为温度、器件特性等变化带来各通道内性能的不平衡性。进一步的，所述超外差接收机中，经接收机处理和模数装换后得到的数字信号首先下变频到I/Q基带信号。数字下变频后的I/Q基带信号分为三路，一路直接传输到数字宽带存储设备，为离线分析提供数据包，同时，将数据交给信息分析软件处理数据。第二路用于显示随时间变化的频谱图，即瀑布图。信号通过可调带宽数字滤波器，经过带宽数字信道化处理，获得实时高分辨率瀑布图。此外，相关数据被送达信号分析系统，信号分析系统自动监测信号，将测量结果发送给信号处理单元。第三路用于对特定信号的解调，信号处理单元根据第二路的监测结果对相应信号进行解调存储。为了实现整个接收频段或部分接收频段实时频谱图显示，数字端综合处理所有数据，将各通道频谱数据进行拼接整合，最后显示所需频段瀑布图。作为优选，所述并行协同处理系统包括并行处理与显示单元、系统校准协同处理单元和云网络接入与资源共享单元。并行处理与显示单元协调分配天线系统、多通道接收系统和多通道低频接收系统三者的工作，实时处理前端宽带接收系统中并行通道的不同信息，负责各并行通道之间协同工作，将所有数据合理存储以便快速地在后续监测处理过程中提取；系统校准单元完成前期系统所有通道的校准工作；云网络接入与资源共享单元完成后续对于数据进行上传至云网络以便于网络层面的协同处理，获取更多的监测信息和更高的监测精度。本专利技术与现有技术相比，至少具有如下的优点和有益效果：本专利技术的电磁监测仪的前端采用频分并行的接收体制，通过频分、时分混合设计的概念实现宽频带范围内对电磁信号的实时监测，其可将现有监测设备的监测速率和监测带宽成倍的提升。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术结构的多通道接收系统的原理图，即为n通道，n为大于等于1的整数。图2为多通道接收系统的本振电路的原理图，即以15路为例。图3为监测接收机数字端整体结构。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1一种宽带瞬态复杂电磁监测仪，包括天线系统、多通道接收系统、多通道低频接收系统和并行协同处理系统，多通道接收系统对接收到的复杂电磁目标信号进行放大和信号分级并行处理；多通道低频接收系统对多通道接收系统提供的信息做相应频谱扫描和检测处理；并行协同处理系统协调分配天线系统、多通道接收系统和多通道低频接收系统三者的工作。实施例2为了便于对上述实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪，其特征在于，包括：天线系统，接收复杂电磁目标信号；多通道接收系统，对接收到的复杂电磁目标信号进行放大和信号分级并行处理；多通道低频接收系统，对多通道接收系统提供的信息做相应频谱扫描和检测处理；并行协同处理系统，协调分配天线系统、多通道接收系统和多通道低频接收系统三者的工作。

【技术特征摘要】
1.一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪，其特征在于，包括：天线系统，接收复杂电磁目标信号；多通道接收系统，对接收到的复杂电磁目标信号进行放大和信号分级并行处理；多通道低频接收系统，对多通道接收系统提供的信息做相应频谱扫描和检测处理；并行协同处理系统，协调分配天线系统、多通道接收系统和多通道低频接收系统三者的工作。2.根据权利要求1所述的一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪，其特征在于：所述天线系统包括多个天线，这些天线共同实现对所监测的带宽范围内电磁信号的接收。3.根据权利要求1或2所述的一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪，其特征在于：所述天线包括超宽带天线和/或定位天线。4.根据权利要求1所述的一种宽带瞬态复杂电磁频谱监测仪，其特征在于：所述多通道接收系统包括低噪声放大器和连接在低噪声放大器输出端的多路并行接收前端电路，多路并行的各接收前端电路均包括前端预处理电路和连接在前端预处理电路输出端的超外差接收机，所述前端预处理电路将接收的信号处理到超外差接收机的工作频段。5.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：马凯学，胡建全，孔令旭，牟首先，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51