數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及以數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射機(jī)所處方位信號(hào)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)為主要功能的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀，是一種用于數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射機(jī)所處方位信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)的指示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋是人類(lèi)發(fā)展不可分割的一部分，是人類(lèi)寶貴的財(cái)富，它擁有豐富的海洋資源、廣闊的空間以及在對(duì)地球氣候調(diào)節(jié)中起到了難以估量的巨大作用。在陸地資源愈加匱乏的情況之下，開(kāi)發(fā)海洋資源已成為科學(xué)家們最主要的任務(wù)之一。隨著海洋資源開(kāi)發(fā)和海防形式的變化，人類(lèi)投放了越來(lái)越多的設(shè)備到海洋中去，投放的設(shè)備的回收過(guò)程是設(shè)備應(yīng)用中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，然而設(shè)備的定位回收卻成了一大難題。
[0003]常見(jiàn)的海洋設(shè)備導(dǎo)航定位方法有水聲導(dǎo)航、衛(wèi)星GPS導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航和組合式導(dǎo)航等。其中最主要的方式為衛(wèi)星GPS導(dǎo)航結(jié)合短距離視覺(jué)導(dǎo)航來(lái)定位設(shè)備的位置。GPS是一種具有全球性、全天候、高精度、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維定位導(dǎo)航系統(tǒng)，并且具有良好的抗干擾性和保密性，GPS的測(cè)量是通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理而得到定位坐標(biāo)。目前海上浮標(biāo)體、AUV等設(shè)備的回收均依賴(lài)于GPS定位，但由于受空間大氣層延遲、星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差等因素的影響，GPS的定位精度并不高，誤差一般在幾十米數(shù)量級(jí)，在遠(yuǎn)距離導(dǎo)航定位中能確定大致方向，但是一旦距離變小，精度不高的問(wèn)題便會(huì)暴露。然而水上設(shè)備回收過(guò)程中最關(guān)鍵的是近距離導(dǎo)航定位，必須要滿(mǎn)足很高的定位精度，否則無(wú)法保證快速有效的完成回收工作。這一誤差增加了浮標(biāo)、AUV等設(shè)備回收的難度，造成了人力物力的損失。目前，近距離導(dǎo)航定位可采用電磁導(dǎo)航、光學(xué)導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航和組合導(dǎo)航等方式，但是電磁導(dǎo)航容易收到設(shè)備本身與回收平臺(tái)的外磁場(chǎng)干擾，回收作業(yè)時(shí)需要避免在變磁場(chǎng)區(qū)域?qū)嵤┗厥兆鳂I(yè)；另外光學(xué)導(dǎo)航傳感器會(huì)收到海水背景光、混濁度、折射、反射等客觀因素的影響，需要采取過(guò)濾背景光等措施并在較為清澈的海水區(qū)域?qū)嵤┗厥兆鳂I(yè)；視覺(jué)導(dǎo)航傳感器對(duì)目標(biāo)分辨率要求較高，會(huì)限制搜尋速度，此外，這些設(shè)備的造價(jià)均較高，從幾百美金到幾千美金不等，并且使用具有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對(duì)海洋設(shè)備海上回收還缺乏高效穩(wěn)定并且成本較低的實(shí)際可行方案的現(xiàn)狀，利用數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)海上回收設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度與距離的實(shí)時(shí)檢測(cè)，提高設(shè)備回收效率，減少開(kāi)支。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種用于數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射機(jī)所處方位信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)的指示設(shè)備，以滿(mǎn)足檢測(cè)數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射機(jī)所處方位信號(hào)強(qiáng)度的需求。
[0006]本實(shí)用新型包括定向天線(xiàn)、帶通濾波器、低噪聲射頻放大器、射頻信號(hào)檢波器、檢波信息采集電路、輸出顯示電路、電源變換電路和充放電管理電路，定向天線(xiàn)以手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式獲取不同方向下的信號(hào)，定向天線(xiàn)獲得的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，得到濾波后的信號(hào)，濾波后的信號(hào)再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)降驮肼暽漕l放大器，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)缴漕l信號(hào)檢波器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波信號(hào)采集電路的處理以及計(jì)算，通過(guò)輸出顯示電路將信號(hào)強(qiáng)度顯示出來(lái)，電源變換電路負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)測(cè)試儀提供對(duì)應(yīng)的供電電壓，充放電管理電路負(fù)責(zé)檢測(cè)電池的電量、對(duì)電池的充電以及對(duì)應(yīng)的充放電保護(hù)。
[0007]進(jìn)一步說(shuō)，定向天線(xiàn)采用工作頻率范圍為220MHz到240MHz的對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)。它的極化方式為線(xiàn)極化，增益7.5dBi，駐波比小于等于2.00
[0008]進(jìn)一步說(shuō)，低噪聲射頻放大器采用工作頻率在20MHz到1000MHz的20dB增益低噪聲射頻放大器。
[0009]進(jìn)一步說(shuō)，射頻信號(hào)檢波器采用工作頻率在IMHz到600MHz，功率在_80dBm到20dBm的射頻信號(hào)檢波器。
[0010]與【背景技術(shù)】相比，能夠進(jìn)一步提高海洋投放設(shè)備回收成功率以及回收效率，極大的減少了設(shè)備丟失率，節(jié)約了開(kāi)支，提高了產(chǎn)品重復(fù)利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀的構(gòu)架圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀的人機(jī)操控界面設(shè)計(jì)圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，主要包括8個(gè)部分:定向天線(xiàn)、帶通濾波器、低噪聲射頻放大器、射頻信號(hào)檢波器、檢波信息采集電路、輸出顯示電路、電源變換電路和充放電管理電路。
[0017]采用了定向天線(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式獲取不同方向下的信號(hào)，定向天線(xiàn)獲得的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，得到濾波后的信號(hào)，濾波器信號(hào)再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)降驮肼暽漕l放大器，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)缴漕l信號(hào)檢波器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波信號(hào)采集電路的處理以及計(jì)算，通過(guò)輸出顯示電路將信號(hào)強(qiáng)度顯示出來(lái)，電源變換電路負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)測(cè)試儀提供對(duì)應(yīng)的供電電壓，充放電管理電路負(fù)責(zé)檢測(cè)電池的電量、對(duì)電池的充電以及對(duì)應(yīng)的充放電保護(hù)。
[0018]本實(shí)施例的人機(jī)操控界面如圖3所示，主要有6部分組成:強(qiáng)度指示儀箱體、饋線(xiàn)接頭電源開(kāi)關(guān)、顯示切換按鈕、USB充電口和18650鋰電池組成。主控板上的饋線(xiàn)接頭與射頻放大器通過(guò)饋線(xiàn)連接，射頻放大器通過(guò)饋線(xiàn)與天線(xiàn)以及低通濾波器連接，主控板與射頻信號(hào)檢波器封裝在定向強(qiáng)度指示儀箱體內(nèi)，18650鋰電池安裝于主控板下。箱體上包含電源開(kāi)關(guān)、顯示切換按鈕、USB充電口、8個(gè)發(fā)光二極管以及顯示窗口進(jìn)行人機(jī)交互。
[0019]主控板使用STM32F103CBT6Cortex-M3芯片作為微處理器，具有2路數(shù)模轉(zhuǎn)換器。嵌入式多串口處理器采用+3.3V供電，工作頻率72MHz，計(jì)算能力1.25DMIPS/MHz，單板功率〈0.5W，因此具有處理速度快、性?xún)r(jià)比高、功耗低、體積小、拓展豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此非常合適作為數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀的主控制器。
[0020]定向天線(xiàn)采用工作頻率范圍為220MHz到240MHz的對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)。它的極化方式為線(xiàn)極化，增益7.5dBi，駐波比小于等于2.0，尺寸為800mm(寬)X 570mm(長(zhǎng))，重量約3kg，較為方便攜帶。它的接口為N-50K，通過(guò)N-50K轉(zhuǎn)SMA工頭線(xiàn)與低噪聲射頻放大器(3)連接。
[0021]低噪聲射頻放大器采用工作頻率在20MHz到1000MHz的20dB增益低噪聲射頻放大器。該射頻放大器可用于放大頻率在20MHz到1000MHz范圍內(nèi)的任何無(wú)線(xiàn)電信信號(hào)，特別用于放大各種無(wú)線(xiàn)接收機(jī)和設(shè)備的天線(xiàn)上接收下來(lái)的微弱信號(hào)，增加接收效果，增加通信距離，也可用于高保真放大各種微弱的射頻信號(hào)。同時(shí)該射頻放大器擁有小于IdB的噪聲系數(shù)，性能十分優(yōu)異。射頻放大器與定向天線(xiàn)通過(guò)饋線(xiàn)連接。
[0022]射頻檢波器模塊采用工作頻率在IMHz到600MHz，功率在_80dBm到20dBm的射頻信號(hào)檢波器。該射頻檢波器可以將頻率范圍為IMHz到600MHz功率在_80dBm到20dBm的射頻信號(hào)變換成直流電壓輸出，它廣泛應(yīng)用在射頻信號(hào)檢測(cè)，信號(hào)功率測(cè)量，環(huán)境場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)，天線(xiàn)方向圖測(cè)試等場(chǎng)合。射頻檢波器與主控板通過(guò)接插件連接，射頻檢波器的輸出接口為SMA母頭，通過(guò)饋線(xiàn)與低噪聲射頻放大器連接。
[0023]數(shù)傳電臺(tái)強(qiáng)度測(cè)試儀的工作流程如圖4所示:微處理器讀取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，并通過(guò)理論公式計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度，微處理器再去判斷顯示切換按鈕是否按下，若按下，則切換成距離顯示，若沒(méi)有按下，則顯示信號(hào)強(qiáng)度。微處理器同時(shí)判斷電池電壓值，如果發(fā)現(xiàn)低電壓時(shí)，則4位數(shù)碼管齊閃狀態(tài)，提示用戶(hù)充電或重啟。
[0024]本實(shí)施例的主要技術(shù)參數(shù)如下:
[0025](I)測(cè)量功率范圍:-80dBm ?+20dBm ；
[0026](2)測(cè)量頻率范圍:220MHz ?240MHz ；
[0027](3)極化方式:線(xiàn)極化；
[0028](4)天線(xiàn)增益:7.5dBi ；
[0029](5)駐波比2.0;
[0030](6)接口形式:N — 50K ;
[0031](7)接收機(jī)輸入阻抗:50歐；
[0032](8)天線(xiàn)尺寸:800mm (寬)X 570mm (長(zhǎng))；
[0033](9)鋰電池供電，可充電；
[0034](10)持續(xù)工作時(shí)間:2小時(shí)；
[0035](11)尺寸設(shè)計(jì):大約 280mm X 246mm X 106mm ;
[0036](12)防水等級(jí):IP67。
[0037]如圖1所示。在海上使用數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀，使用時(shí)手持天線(xiàn)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，觀測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值的變化，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后可以獲取最大信號(hào)強(qiáng)度值，沿著最大信號(hào)強(qiáng)度值的方向逐漸靠近目標(biāo)，再次實(shí)施如上測(cè)量過(guò)程，從而獲得更加精確的目標(biāo)方位，最終達(dá)到目標(biāo)。本實(shí)用新型具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性以及良好的人機(jī)交互，在中短距離范圍內(nèi)提供搜尋方向上的識(shí)另IJ，從而提高在中短距離范圍內(nèi)對(duì)回收設(shè)備搜尋的成功率，本實(shí)用新型采用了定向天線(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式獲取不同方向下的信號(hào)強(qiáng)度指示，通過(guò)判斷不同方向上的信號(hào)強(qiáng)弱，沿著最大信號(hào)強(qiáng)度值的方向靠近目標(biāo)，因此具有非常重要的使用價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀，包括定向天線(xiàn)、帶通濾波器、低噪聲射頻放大器、射頻信號(hào)檢波器、檢波信息采集電路、輸出顯示電路、電源變換電路和充放電管理電路，其特征在于: 定向天線(xiàn)以手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式獲取不同方向下的信號(hào)，定向天線(xiàn)獲得的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，得到濾波后的信號(hào)，濾波后的信號(hào)再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)降驮肼暽漕l放大器，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)缴漕l信號(hào)檢波器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波信號(hào)采集電路的處理以及計(jì)算，通過(guò)輸出顯示電路將信號(hào)強(qiáng)度顯示出來(lái)，電源變換電路負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)測(cè)試儀提供對(duì)應(yīng)的供電電壓，充放電管理電路負(fù)責(zé)檢測(cè)電池的電量、對(duì)電池的充電以及對(duì)應(yīng)的充放電保護(hù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀，其特征在于:定向天線(xiàn)采用工作頻率范圍為220MHz到240MHz的對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)；它的極化方式為線(xiàn)極化，增益7.5dBi，駐波比小于等于2.0。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀，其特征在于:低噪聲射頻放大器采用工作頻率在20MHz到1000MHz的20dB增益低噪聲射頻放大器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀，其特征在于:射頻信號(hào)檢波器采用工作頻率在IMHz到600MHz，功率在_80dBm到20dBm的射頻信號(hào)檢波器。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種數(shù)傳電臺(tái)方向強(qiáng)度測(cè)試儀。本實(shí)用新型中定向天線(xiàn)以手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式獲取不同方向下的信號(hào)，定向天線(xiàn)獲得的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器，得到濾波后的信號(hào)，濾波后的信號(hào)再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)降驮肼暽漕l放大器，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大之后再通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)缴漕l信號(hào)檢波器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波信號(hào)采集電路的處理以及計(jì)算，通過(guò)輸出顯示電路將信號(hào)強(qiáng)度顯示出來(lái)，電源變換電路負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)測(cè)試儀提供對(duì)應(yīng)的供電電壓，充放電管理電路負(fù)責(zé)檢測(cè)電池的電量、對(duì)電池的充電以及對(duì)應(yīng)的充放電保護(hù)。本實(shí)用新型能夠進(jìn)一步提高海洋投放設(shè)備回收成功率以及回收效率，極大的減少了設(shè)備丟失率，節(jié)約了開(kāi)支，提高了產(chǎn)品重復(fù)利用率。
【IPC分類(lèi)】G01R29/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204740296
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520357747
【發(fā)明人】張美燕, 蔡文郁
【申請(qǐng)人】浙江水利水電學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日