一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置。该装置包括：标准信号发射单元、标准增益天线、壳体以及安装于壳体内部的综合数据处理系统、宽带接收单元、天线偏置单元以及可充电内置电池；标准信号发射单元包括定位模块、用于产生标准固定频率信号的专用DDS芯片以及与DDS芯片信号输出端连接的发射天线；地波雷达天线接收标准信号发射单元的发射天线发出的信号；标准增益天线用于接收地波雷达发射的无线电磁信号；宽带接收单元包括用于提取输入信号频谱特征的射频与信号处理电路；综合数据处理系统与射频与信号处理电路的输出端连接。本发明专利技术具有集成度高特点，且能够支持长时间连续测量以及信号的实时处理。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置
本专利技术涉及海洋监测
，特别是涉及一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置。
技术介绍
高频地波雷达作为一种新兴的海洋监测技术，具有超视距、大范围、全天候以及低成本等优点，被认为是一种能实现对各国专属经济区监测进行有效监测的高科技手段。地波雷达是利用高频电磁波沿海水表面绕射传播衰减小的特性，根据雷达后向布拉格散射信号测量海表面流场、波浪场和风场等要素的新型海洋观测技术。地波雷达能够为近海防灾减灾、海上溢油、海上搜救、航路保障等提供精细化的海表面流场，是现阶段近海海洋环境保障最有利的观测手段之一。作为一种现场电磁信号“遥测”手段，现场电磁环境作用于电磁信号会导致场强的变化、天线方向图失真等，直接影响地波雷达的测流范围和观测精度，同时观测频率、功率、带宽等关键无线电参数的漂移会影响其流场观测空间分辨率，并对周围无线电设备产生干扰，造成不良的社会影响。因此，为保证高频地波雷达测流准确性，支撑地波雷达无线电管理工作，需要定期对地波雷达设备的关键无线电参数进行计量检验和校准。目前，地波雷达电磁信号的现场测量一般采用分立的通用仪器，系统集成度不高；地波雷达工作的电磁环境在不同时间、不同季节差异较大，需要长时间的连续观测，由于地波雷达通常安装在海边，采用现有仪器无法满足地波雷达现场长时间观测的需求；地波雷达天线方向图是影响海态要素测量的重要因素之一，受其周围环境(如：建筑物、金属设施等)影响较大、现有分立设备无法完成该参数的测量或测量时难度较大。地波雷达工作的现场电磁环境十分复杂，不仅存在着雷达本身工作频率的信号，也存在许多其他频段的电磁信号，为电磁信号场强参数的测量带来了一定难度。目前对场强的测量采用场强仪来完成，但场强仪是对所测频率范围内所有频段电磁信号进行测量后再给出复合场强，而不是某一特定频段或频点的场强，该方式无法满足雷达工作频段内有用信号、干扰信号、环境噪声等重要指标的场强测量，无法在雷达工作环境下满足使用要求。已有设备的测量数据处理和分析不具有实时性，无法采用时频分析的方法进行信号处理，缺少数据自动记录与处理等功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，具有集成度高特点，且能够支持长时间连续测量以及信号的实时处理。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，包括：标准信号发射单元、标准增益天线、壳体以及安装于壳体内部的综合数据处理系统、宽带接收单元、天线偏置单元以及可充电内置电池；所述标准信号发射单元，包括定位模块、用于产生标准固定频率信号的专用DDS芯片以及与所述DDS芯片信号输出端连接的发射天线；地波雷达天线接收所述标准信号发射单元的发射天线发出的信号；所述标准增益天线用于接收地波雷达发射的无线电磁信号，且所述标准增益天线的形状结构以及极化方式与地波雷达发射天线的形状结构以及极化方式保持一致；所述宽带接收单元包括射频与信号处理电路，所述射频与信号处理电路用于提取输入信号的频谱特征；所述综合数据处理系统，与所述射频与信号处理电路的输出端连接；当测量信号的频率、带宽、待测频段及频点处的场强时，将所述射频与信号处理电路的输入端通过所述天线偏置单元与所述标准增益天线的输出端连接，所述综合数据处理系统根据所述射频与信号处理电路输出的频谱特征信号，确定输入信号的频率、带宽、待测频段及频点处的场强；当测量地波雷达的天线方向图时，将所述射频与信号处理电路的输入端通过所述天线偏置单元与地波雷达接收天线的输出端连接，所述综合数据处理系统根据所述射频与信号处理电路输出的频谱特征信号以及所述定位模块提供的位置信息，确定地波雷达的天线方向图；所述可充电内置电池用于为所述宽带接收单元、所述综合数据处理系统以及天线偏置单元供电。可选的，所述计量装置还包括：双向耦合器和衰减器，在测量地波雷达发射机的发射功率时，所述双向耦合器安装于地波雷达发射机与地波雷达发射天线之间，所述衰减器的输入端与所述双向耦合器的耦合输出端相连接，所述衰减器的输出端与所述射频与信号处理电路的输入端连接。可选的，所述双向耦合器的隔离度不低于30dB。可选的，所述射频与信号处理电路包括：射频信号处理子单元、基于FPGA的数字信号处理子单元以及微处理器，所述微处理器用于控制FPGA的处理过程；所述射频与信号处理电路的输入信号依次经过所述射频信号处理子单元和所述数字信号处理子单元后输出。可选的，所述射频信号处理子单元包括：本地振荡器、射频输入衰减器、低通滤波器、放大器、混频器、带通滤波器和模数转换器，输入信号依次经过所述射频输入衰减器、所述低通滤波器、所述放大器进入所述混频器，所述本地振荡器发出的本振信号经所述放大器进入所述混频器，混频输出的信号经过所述带通滤波器后，得到差频信号，所述差频信号经所述模数转换器后输出。可选的，所述基于FPGA的数字信号处理子单元包括：数字下变频模块、低通滤波模块、降速抽取模块以及频谱计算模块，所述数字下变频模块由一个乘法器和一个直接数字合成器组成，所述模数转换器输出的信号依次经过所述数字下变频模块、低通滤波模块、降速抽取模块以及频谱计算模块后输出。可选的，所述标准信号发射单元还包括：处理器、电源模块、数传电台及天线；所述处理器通过UART接口接收外部输入参数，经分析处理形成DDS芯片的控制参数，并通过SPI口将所述控制参数写入DDS芯片；所述处理器还用于提取所述定位模块接收到的位置信息，并将所述位置信息通过所述数传电台及天线传输至所述综合数据处理系统；所述电源模块为所述标准信号发射单元供电。可选的，所述综合数据处理系统包括数传模块、数据处理分析模块以及显示与控制模块，所述数传模块用于完成数据的传输，所述数据处理分析模块用于完成频谱特征信号的分析与存储，所述显示与控制模块用于显示测量数据、显示人机交互界面以及提供设备参数、设备测量参数和指令的输入。可选的，所述壳体上设置有拉手以及行走轮。可选的，所述壳体顶面上设置有综合数据处理系统供电接口、可充电内置电池充电接口、宽带接收单元的数据传输接口。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的海洋地波雷达电磁信号现场计量装置将标准信号发射单元、标准增益天线、综合数据处理系统、宽带接收单元集成在一起，标准信号发射单元能够发射设置频率的连续信号及所处位置处的经纬度信息，通过与宽带接收单元、综合数据处理系统配合使用，能够完成地波雷达天线方向图的现场计量。标准增益天线用于接收无线电磁信号，射频与信号处理电路提取地波雷达电磁信号的频谱特征，配合综合数据处理系统的分析处理，能够实时获取雷达无线电磁信号的频率和带宽特性。标准增益天线、天线偏置单元、射频与信号处理电路以及综合数据处理系统的配合使用能够完成待测频段及频点处的场强测量。射频与信号处理电路、双向耦合器、衰减器以及综合数据处理系统的配合使用能够完成地波雷达发射功率的测量。可见，本专利技术实现了对海洋地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，其特征在于，包括：标准信号发射单元、标准增益天线、壳体以及安装于壳体内部的综合数据处理系统、宽带接收单元、天线偏置单元以及可充电内置电池；/n所述标准信号发射单元，包括定位模块、用于产生标准固定频率信号的专用DDS芯片以及与所述DDS芯片信号输出端连接的发射天线；地波雷达天线接收所述标准信号发射单元的发射天线发出的信号；/n所述标准增益天线用于接收地波雷达发射的无线电磁信号，且所述标准增益天线的形状结构以及极化方式与地波雷达发射天线的形状结构以及极化方式保持一致；/n所述宽带接收单元包括射频与信号处理电路，所述射频与信号处理电路用于提取输入信号的频谱特征；/n所述综合数据处理系统，与所述射频与信号处理电路的输出端连接；/n当测量信号的频率、带宽、待测频段及频点处的场强时，将所述射频与信号处理电路的输入端通过所述天线偏置单元与所述标准增益天线的输出端连接，所述综合数据处理系统根据所述射频与信号处理电路输出的频谱特征信号，确定输入信号的频率、带宽、待测频段及频点处的场强；当测量地波雷达的天线方向图时，将所述射频与信号处理电路的输入端通过所述天线偏置单元与地波雷达接收天线的输出端连接，所述综合数据处理系统根据所述射频与信号处理电路输出的频谱特征信号以及所述定位模块提供的位置信息，确定地波雷达的天线方向图；/n所述可充电内置电池用于为所述宽带接收单元、所述综合数据处理系统以及天线偏置单元供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，其特征在于，包括：标准信号发射单元、标准增益天线、壳体以及安装于壳体内部的综合数据处理系统、宽带接收单元、天线偏置单元以及可充电内置电池；
所述标准信号发射单元，包括定位模块、用于产生标准固定频率信号的专用DDS芯片以及与所述DDS芯片信号输出端连接的发射天线；地波雷达天线接收所述标准信号发射单元的发射天线发出的信号；
所述标准增益天线用于接收地波雷达发射的无线电磁信号，且所述标准增益天线的形状结构以及极化方式与地波雷达发射天线的形状结构以及极化方式保持一致；
所述宽带接收单元包括射频与信号处理电路，所述射频与信号处理电路用于提取输入信号的频谱特征；
所述综合数据处理系统，与所述射频与信号处理电路的输出端连接；
当测量信号的频率、带宽、待测频段及频点处的场强时，将所述射频与信号处理电路的输入端通过所述天线偏置单元与所述标准增益天线的输出端连接，所述综合数据处理系统根据所述射频与信号处理电路输出的频谱特征信号，确定输入信号的频率、带宽、待测频段及频点处的场强；当测量地波雷达的天线方向图时，将所述射频与信号处理电路的输入端通过所述天线偏置单元与地波雷达接收天线的输出端连接，所述综合数据处理系统根据所述射频与信号处理电路输出的频谱特征信号以及所述定位模块提供的位置信息，确定地波雷达的天线方向图；
所述可充电内置电池用于为所述宽带接收单元、所述综合数据处理系统以及天线偏置单元供电。


2.根据权利要求1所述的海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，其特征在于，所述计量装置还包括：双向耦合器和衰减器，在测量地波雷达发射机的发射功率时，所述双向耦合器安装于地波雷达发射机与地波雷达发射天线之间，所述衰减器的输入端与所述双向耦合器的耦合输出端相连接，所述衰减器的输出端与所述射频与信号处理电路的输入端连接。


3.根据权利要求2所述的海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，其特征在于，所述双向耦合器的隔离度不低于30dB。


4.根据权利要求1-3任一项所述的海洋地波雷达电磁信号现场计量装置，其特征在于，所述射频与信号处理电路包括：射频信号处理子单元、基于FPGA的数字信号处理子单元以及微处理器，所述微处理器用于控制FPGA的处理过程；所述射频与信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王心鹏，王斌，张东亮，王光杰，党超群，张锁平，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：发明
国别省市：天津;12