專利名稱：船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備，屬于通信技術(shù)中的陣列 信號數(shù)字處理測向技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水上無線電通信頻率是一種寶貴的自然資源，建立合理有序的、無干擾的 無線電通信環(huán)境，是進(jìn)行水上通信，尤其是遇險(xiǎn)安全通信的基礎(chǔ)。無線電通信 秩序必須進(jìn)行科學(xué)有序的管理。為維護(hù)水上無線電通信秩序，建立和保持良好 的水上無線電安全通信工作環(huán)境，對水上遇險(xiǎn)安全通信頻段實(shí)施監(jiān)控，對重點(diǎn) 干擾源進(jìn)行排查和濾除，有必要為海事部門研制專用的船載水上無線通信監(jiān)測 系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提出一種船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備，旨在解決專業(yè)性很強(qiáng)的
水上監(jiān)測問題，實(shí)現(xiàn)對水上公共通信、遇險(xiǎn)和救援通信用共58個(gè)信道(含第 16CH引航信道)的監(jiān)測，以及對非法電臺、干擾信號源進(jìn)行測向定位和排查。 船載站和陸基站之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸選用抗干擾和糾錯能力強(qiáng)的VHF數(shù)傳電 臺來實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是船載相關(guān)干涉儀測向天線陣的信號 輸出端接電旋開關(guān)單元的第一信號輸入端，電旋開關(guān)單元的信號輸出端接RF 放大器模塊的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出端接板卡式監(jiān)測測向接收 機(jī)的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出/輸入端接監(jiān)測測向處理模塊的第一信號輸入/輸出端，板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)的信號輸入/輸出端接嵌入式計(jì)算
機(jī)系統(tǒng)的第一信號輸出/輸入端，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第二信號輸出/輸入端接
監(jiān)測測向處理模塊的第二信號輸入/輸出端。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)采用綜合一體化設(shè)計(jì)、中頻信號DSP技術(shù)和模塊化組 合，配置簡潔實(shí)用；內(nèi)置嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊輕便；釆用輕型可搬移 式無源相關(guān)干涉儀測向天線陣，很好地解決了各天線陣元間的互耦問題，排除 了單元天線間耦合和相位模糊；采用了具有放大、直通、衰減三種功能的放大 器，可自動切換，擴(kuò)大了接收信號的動態(tài)應(yīng)用范圍；配備板卡式雙信道監(jiān)測測 向接收機(jī)，監(jiān)測和測向能分時(shí)進(jìn)行，在不需要測向時(shí)，可轉(zhuǎn)為無線電監(jiān)測；專 門研發(fā)了專用于船載監(jiān)測設(shè)備的修正補(bǔ)償算法軟件，可實(shí)現(xiàn)在多自由度急速運(yùn) 動狀態(tài)下的監(jiān)測測向；與電子海圖和船舶識別系統(tǒng)緊密結(jié)合，更能滿足水上海 上監(jiān)測的特點(diǎn)和需要。

附圖1是本實(shí)用新型電原理框圖。
附圖2是高、低端電旋開關(guān)電原理框圖(以一組電旋開關(guān)為例)。 附圖3是三功能RF放大器電原理框圖。
附圖4是功率分配器以1: 2分配器為例的結(jié)構(gòu)框圖。
附圖5是船載相關(guān)干涉儀測向天線陣示意圖。
圖中的1是船載相關(guān)干涉儀測向天線、2是電旋開關(guān)單元、3是RF放大器
模±央、4是監(jiān)測測向接收機(jī)、5是監(jiān)測測向處理模塊、6是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、
7是電源模塊交流、直流(配備電池)、9是五單元無源垂直極化偶極子天線陣
(30 500MHz)、 8是避雷針。
具體實(shí)施方式
對照附圖l，其結(jié)構(gòu)包括船載相關(guān)干涉儀測向天線陣l、電旋開關(guān)單元2、RF放大器模塊3、板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)4、監(jiān)測測向處理模塊5、嵌入式計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)6，以及電源模塊7。其中船載相關(guān)干涉儀測向天線陣1的信號輸出 端接電旋開關(guān)單元2的第一信號輸入端，電旋開關(guān)單元2的信號輸出端接RF 放大器模塊3的信號輸入端，RF放大器模塊3的信號輸出端接板卡式監(jiān)測測向 接收機(jī)4的信號輸入端，RF放大器模塊3的信號輸出/輸入端接監(jiān)測測向處理 模塊5的第一信號輸入/輸出端，板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)4的信號輸入/輸出端 接嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6的第一信號輸出/輸入端，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6的第二 信號輸出/輸入端接監(jiān)測測向處理模塊5的第二信號輸入/輸出端。
所述的船載相關(guān)干涉儀測向天線陣1，由五付可收放的無源垂直極化偶極 子(直徑16腿)組成，工作頻段為30MHz 500MHz，工作時(shí)展開，陣列直徑約 1500誦，單元偶極子長度約800醒，上端安裝有避雷針，天線陣總高度為1600mm， 阻抗為50a接口為N型插座。
電旋開關(guān)單元2，其工作頻率為30MHz 500MHz，它受監(jiān)測測向處理模塊5 的控制和供電，內(nèi)部包括SW-5/2-ML低端電旋開關(guān)和SPL-1/5功率分配器。它 相當(dāng)于一個(gè)高頻電子開關(guān)，有5個(gè)信號輸入端、2個(gè)信號輸出端、l個(gè)控制/供 電端口、 l個(gè)自校信號輸入端和l個(gè)自校信號輸出端，它受控同時(shí)打通某兩路 信號通道(分為主路、輔路)和自校信號通道。SPL-l/5功率分配器是把自校 信號分成5路，引入電旋開關(guān)，用于對系統(tǒng)進(jìn)行自校。其工作原理是當(dāng)控制 電壓V1、 V2加電，二極管D1-D3導(dǎo)通時(shí)，來自機(jī)載測向天線陣列1的信號就 可傳到節(jié)點(diǎn)A，當(dāng)控制電壓V2、 V3加電，二極管D4-D6導(dǎo)通時(shí)，自校信號就可 傳到節(jié)點(diǎn)A，當(dāng)控制電壓V4、 V5加電，二極管D7-D9導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)A的信號就 可從主路輸出；當(dāng)控制電壓V6、 V7加電，二極管D10-D12導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)A的信號就可從輔路輸出(如圖2所示)。
RF放大器模塊3，包括兩個(gè)寬頻帶低噪聲三功能放大器，工作頻率為 30MHz 500MHz，具有放大、直通、衰減三種功能，在使用中根據(jù)實(shí)際需要由 軟件設(shè)定。分別對來自電旋開關(guān)單元2的主、輔路信號進(jìn)行處理。它們各有l(wèi) 個(gè)控制/供電端、l個(gè)輸入端、l個(gè)輸出端。放大器由A高頻繼電器、B高頻繼 電器、放大電路、衰減電路和電源組成，高頻繼電器(型號RF303-12)、放大 器中的放大管(型號ERA-51SM)。十12V電源受軟件控制分別加到A高頻繼電 器和B高頻繼電器上。當(dāng)A高頻繼電器加電，而B高頻繼電器不加電時(shí)，輸入 信號經(jīng)放大電路后得到線性放大，再經(jīng)B高頻繼電器的直通部分輸出。即為"放 大"。當(dāng)A高頻繼電器不加電，而B高頻繼電器加電時(shí)，輸入信號經(jīng)A高頻繼 電器的直通部分后到達(dá)B高頻繼電器的衰減電路，經(jīng)衰減后輸出。即為"衰減"。 當(dāng)A高頻繼電器和B高頻繼電器都不加電時(shí)，輸入信號經(jīng)A高頻繼電器和B高 頻繼電器的直通部分輸出。即為"直通"。故該放大器具有"直通、放大、衰 減"三功能。
監(jiān)測測向接收機(jī)4，由兩個(gè)板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)(J0601)組成。對來自 RF放大器模塊3的信號進(jìn)行變頻、解調(diào)、解碼(可對不同頻域、調(diào)制域、時(shí)域 的信號進(jìn)行監(jiān)測測量)，輸出包含頻率、幅度、頻偏、調(diào)制度、帶寬、電平、 頻譜圖像等的數(shù)字監(jiān)測信息和包含信號相位和幅度特性的數(shù)字測向信號。測向 時(shí)，兩個(gè)信道同時(shí)工作，共用一個(gè)本振源，相位一致性好，可保證相關(guān)干涉儀 測向系統(tǒng)的高精度和高靈敏度；當(dāng)不需要測向時(shí)，其中一個(gè)信道即轉(zhuǎn)為監(jiān)測用。 它通過串口與計(jì)算機(jī)通訊。本實(shí)施例中選用江西省九江市713廠的J0601數(shù)字 式測向接收機(jī)，該接收機(jī)為板卡式，采用PCI總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)， 一塊模板就是一個(gè)接收通道，采用兩塊板卡即可組成雙信道。接收機(jī)模板可插在帶有
PCI插槽的計(jì)算機(jī)內(nèi)，用壓條固定，構(gòu)成先進(jìn)的嵌入式接收機(jī)計(jì)算機(jī)組合的虛
擬儀器平臺。
監(jiān)測測向處理模塊5 (型號為DFC050E)是系統(tǒng)各部分控制驅(qū)動單元和直 流供電單元。處理模塊通過接口與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6進(jìn)行通訊，接受計(jì)算機(jī) 的控制指令，對電旋開關(guān)單元、RF放大器模塊、測向接收機(jī)等進(jìn)行控制，使系 統(tǒng)按著軟件程序進(jìn)行監(jiān)測和測向。
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6。內(nèi)置的嵌入式計(jì)算機(jī)為研華公司.的ARK-3380，測向
軟件被固化在嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)，因而設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到增強(qiáng)，同時(shí)體積、 功耗也大大減小。硬件"看門狗"可以在異常狀態(tài)下或斷電時(shí)迅速復(fù)位并快速 啟動至程序運(yùn)行狀態(tài)。內(nèi)置的嵌入式Linux系統(tǒng)，可以使得系統(tǒng)軟件內(nèi)核容量 大大減小，硬件配置裁減至適合程度。應(yīng)用軟件為我公司成熟的DESCO DF7.0 版智能化監(jiān)測測向軟件，其具有完備的偵查功能和信號分析處理功能。該計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)除了執(zhí)行程序(包括存儲、打印)夕卜，還對大量的數(shù)據(jù)、音頻、視頻等 進(jìn)行處理，它通過對大量采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)算法(如自相關(guān)算法、 相位檢波算法、HILBERT變換、FFT算法)，從而得出信號的方位。
電源模塊7是系統(tǒng)供電單元，可將220VAC交流電轉(zhuǎn)換為直流電。還配備 了電池組。
系統(tǒng)采用無線傳輸方式，選用高速、穩(wěn)定、安全、抗干擾和糾錯能力強(qiáng)的 VHF數(shù)傳電臺來實(shí)現(xiàn)船載站與陸基站之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求1、船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備，其特征是船載相關(guān)干涉儀測向天線陣的信號輸出端接電旋開關(guān)單元的第一信號輸入端，電旋開關(guān)單元的信號輸出端接RF放大器模塊的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出端接板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出/輸入端接監(jiān)測測向處理模塊的第一信號輸入/輸出端，板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)的信號輸入/輸出端接嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第一信號輸出/輸入端，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的第二信號輸出/輸入端接監(jiān)測測向處理模塊的第二信號輸入/輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備，其特征是所述的船載相關(guān)干涉儀測向天線陣，由五付可收放的無源垂直極化偶極子組成，五付 無源垂直極化偶極子的直徑16mm，工作頻段為30MHz 500MHz，工作時(shí)展開陣 列直徑1500mm，單元偶極子長度800mra,上端安裝有避雷針，天線陣總高度為 1600mm，阻抗為50Q,接口為N型插座。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備，其特征是所述的 電旋開關(guān)單元，其工作頻率為30MHz 500MHz，內(nèi)部包括SW-5/2-ML低端電旋 開關(guān)和SPL-1/5功率分配器，它相當(dāng)于一個(gè)高頻電子開關(guān)，有5個(gè)信號輸入端、 2個(gè)信號輸出端、l個(gè)控制/供電端口、 l個(gè)自校信號輸入端和l個(gè)自校信號輸 出端，它受控同時(shí)打通主路、輔路兩路信號通道和自校信號通道。
專利摘要本實(shí)用新型是船載水上無線通信監(jiān)測設(shè)備，其特征是包括船載相關(guān)干涉儀測向天線陣、電旋開關(guān)單元、RF放大器模塊、板卡式監(jiān)測測向接收機(jī)、監(jiān)測測向處理模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電源模塊。優(yōu)點(diǎn)采用綜合一體化設(shè)計(jì)、中頻信號DSP技術(shù)和模塊化組合，配置簡潔實(shí)用；內(nèi)置嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊輕便；采用輕型可搬移式無源相關(guān)干涉儀測向天線陣，解決各天線陣元間的互耦問題，排除單元天線間耦合和相位模糊；采用多功能放大器，可自動切換，擴(kuò)大接收信號的動態(tài)應(yīng)用范圍；配備板卡式雙信道監(jiān)測測向接收機(jī)，監(jiān)測和測向能分時(shí)進(jìn)行，在不需要測向時(shí)，轉(zhuǎn)為無線電監(jiān)測；修正補(bǔ)償算法軟件，與電子海圖和船舶識別系統(tǒng)結(jié)合，滿足水上海上監(jiān)測需要。
文檔編號G01R31/00GK201281733SQ20082018591
公開日2009年7月29日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者俞惟銓 申請人:俞惟銓