一种快速频谱寻星仪及其寻星方法与流程

本发明涉及电磁辐射监测领域，特别涉及一种快速频谱寻星仪及其寻星方法。

背景技术：

寻星仪又叫寻星器，是一种用于卫星接收天线安装与调整的简便仪表，它可以作为调整天线方向、馈源位置和极化角等项目的指示器。寻星仪实质上也是一种微波信号电平显示放大器。

频谱检测装置是对无线信号进行测量的必备工具，是从事电子产品研发研发、生产、检验的常用工具，应用十分广泛，被称为工程师的射频万用表。

目前市场上的寻星仪都是通过单一主控芯片来实现，通过调制器获取到的数据进行显示输出，从而反馈灵敏度和检测信号；通过主控芯片的调制器获取得到的参数是经过软件计算映射，全频段的数据获取时间长。

另一类寻星仪则是通过FPGA等算法来实现，这种寻星仪可以达到快速显示频谱数据的效果，但这类寻星仪成本高，价格昂贵。

申请号为201210173599.X的中国专利公开了一种新型寻星仪，包括基座与同基座一端转动连接的显示系统，所述显示系统包括显示屏与PCB板；可模拟出卫星天线的大致仰角和方位角，使得使用更加便捷和直观，可播放DVD-C/S/T的广播节目。上述专利对寻星仪结构进行改进，但并未解决现有频谱检测装置全频段数据获取时间长或装置成本高、价格昂贵的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速频谱寻星仪及其寻星方法，解决现有的不通过FPGA实现的寻星仪经过软件计算映射导致全频段数据获取时间长及成本高、以及通过FPGA实现的寻星仪价格昂贵的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种快速频谱寻星仪，包括寻星装置和快速频谱装置；

所述快速频谱装置包括前端调谐器、检波器和单片机；所述单片机上集成微处理器和数模转换器；所述寻星装置包括主控芯片和面板控制器；

所述前端调谐器与检波器电性连接，所述检波器与单片机电性连接，所述单片机与主控芯片通过串口连接；所述主控芯片与面板控制器电性连接；

一种寻星方法，包括以下步骤：

发送频点锁定命令，所述锁定命令包括带宽和频点；

根据发送的锁定命令，获取射频信号；

根据获取的射频信号输出IQ信号；

转化输出的IQ信号成幅度信号；

转化幅度信号为电平信息；

转化电平信息为射频信号的强度值；

发送射频信号强度值至主控芯片。

本发明的有益效果在于：本发明涉及一种快速频谱寻星仪，在寻星装置的基础上增加快速频谱装置，通过单片机对新增一路的前端调谐器的IQ数据进行提取，通过单片机集成的数模转换器进行数据采用，从而达到更直接的数据获取；由单片机中集成的微处理器对数据进行算法映射，得到射频信号强度值，通过串口直接将射频信号强度值传递给主控芯片，每个频点的锁定时间非常短暂，采集速度快；使用单片机成本低廉，而且目前单片机的性能有显著提升，且开发难度低，采用本发明提供的快速频谱寻星仪，较传统的通过内部调制器获取的方式，速度上有非常大的改善，传统寻星仪对于1200Mhz全频段扫描需要3-4s，而本发明提供的寻星仪对于1200Mhz全频段扫描仅需要1.5s。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种快速频谱寻星仪结构示意图；

图2为本发明实施例1的一种快速频谱寻星方法的流程图；

图3为本发明实施例2的一种快速频谱寻星方法的流程图；

标号说明：

1、寻星装置； 11、内部调制器； 12、显示器； 13主控芯片；14、面板控制器； 2、快速频谱装置； 21、前端调谐器； 22、检波器； 23、单片机； 231、数模转换器； 232、微处理器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。

本发明最关键的构思在于：在寻星装置的基础上增加快速频谱装置，通过单片机对新增一路的前端调谐器的IQ数据进行提取，通过单片机集成的数模转换器进行数据采用，从而达到更直接的数据获取。

请参照图1至图3，本发明提供一种快速频谱寻星仪，包括寻星装置1和快速频谱装置2；

所述快速频谱装置2包括前端调谐器21、检波器22和单片机23；所述单片机23上集成微处理器232和数模转换器231；所述寻星装置1包括主控芯片13和面板控制器14；

所述前端调谐器21与检波器22电性连接，所述检波器22与单片机23电性连接，所述单片机23与主控芯片13通过串口连接；所述主控芯片13与面板控制器14电性连接；

一种寻星方法，包括以下步骤：

发送频点锁定命令，所述锁定命令包括带宽和频点；

根据发送的锁定命令，获取射频信号；

根据获取的射频信号输出IQ信号；

转化输出的IQ信号成幅度信号；

转化幅度信号为电平信息；

转化电平信息为射频信号的强度值；

发送射频信号强度值至主控芯片。

上述快速频谱寻星仪中，所述前端调谐器用于根据面板控制器发送的锁定命令，获取射频信号；并根据获取的射频信号输出IQ信号至检波器。所述检波器用于将前端调谐器输出的IQ信号转化成幅度信号，并将幅度信号发送至单片机；所述单片机用于集成微处理器和数模转换器；所述数模转换器用于将检波器发送的幅度信号转化为电平信息，并将电平信息发送至单片机中的微处理器；所述微处理器用于对数模转换器发送的电平信息进行算法映射，获取并记录射频信号的强度值；所述主控芯片用于处理面板控制模块发送的锁定指令；所述主控芯片用于输出微处理器获取的射频信号强度值；所述面板控制器用于向前端调谐器发送频点锁定命令。

在寻星装置的基础上增加快速频谱装置，通过单片机对新增一路的前端调谐器的IQ数据进行提取，通过单片机集成的数模转换器进行数据采用，从而达到更直接的数据获取；由单片机中集成的微处理器对数据进行算法映射，得到射频信号强度值，通过串口直接将射频信号强度值传递给主控芯片，每个频点的锁定时间非常短暂，采集速度快；使用单片机成本低廉，而且目前单片机的性能有显著提升，且开发难度低，采用本发明提供的快速频谱寻星仪，较传统的通过内部调制器获取的方式，速度上有非常大的改善，传统寻星仪对于1200Mhz全频段扫描需要3-4s，而本发明提供的快速频谱寻星仪对于1200Mhz全频段扫描仅需要1.5s。

进一步的，所述寻星装置1还包括内部调制器11，所述内部调制器11与主控芯片13电性连接。

由上述描述可知，所述面板控制器还用于向内部调制器发送频点锁定命令；

所述内部调制器用于根据面板控制器发送的锁定命令，获取射频信号；并根据获取的射频信号输出IQ信号至主控芯片。

进一步的，所述主控芯片13还用于根据内部调制器输出的IQ信号进行转化，运算、获取、输出射频信号的强度值。

由上述描述可知，本发明在寻星装置基础上新增快速频谱装置，由于只是新增一路调谐器，依然保留寻星装置中的内部调谐器、显示器及主控芯片，所以可以达到对原有架构的最小改动和干扰，可以快速应用于实际场合。

进一步的，所述寻星装置1还包括显示器12；所述显示器12与主控芯片13电性连接。

由上述描述可知，所述显示器用于显示主控芯片输出的射频信号的强度值。

进一步的，所述前端调谐器21内设置第一AGC环，所述AGC环与单片机电性连接；所述内部调制器内设置第二AGC环，所述第二AGC环与主控芯片13电性连接。

由上述描述可知，所述第一AGC环用于对微处理器获取的射频信号进行自动增益控制。

所述第二AGC环用于对主控芯片获取的射频信号进行自动增益控制。

进一步的，所述微处理器232为STM32微处理器。

优选微处理器为STM32微处理器，STM32能够替代几乎所有的8位、16位或32位的arm7市场的各种应用，能够满足寻星仪的使用需求，具有低功耗，低成本的特点。

进一步的，所述获取射频信号具体为获取950Mhz至2150Mhz频段信号，其中获取的步进频点为8M。

进一步的，所述寻星方法还包括步骤：自动增益控制射频信号。

实施例1

请参照图1及图2，本发明涉及一种寻星方法，包括以下步骤：

S1：面板控制器向前端调谐器发送频点锁定命令，所述锁定命令包括带宽和频点；

S2：前端调谐器根据面板控制器发送的锁定命令，获取射频信号；

S3：前端调谐器根据获取的射频信号输出IQ信号至检波器；

S4：检波器将前端调谐器输出的IQ信号转化成幅度信号，并将幅度信号发送至单片机；

S5：单片机通过集成的数模转换器将检波器发送的幅度信号转化为电平信息，并将电平信息发送至单片机中的微处理器；

S6：微处理器对数模转换器发送的电平信息进行算法映射，获取并记录射频信号的强度值；

S7：单片机通过串口协议将微处理器获取的射频信号强度值发送至主控芯片。

本发明涉及一种快速频谱寻星仪，包括寻星装置1和快速频谱装置2；

所述快速频谱装置2包括前端调谐器21、检波器22和单片机23；所述单片机23上集成微处理器232和数模转换器231；所述寻星装置1包括主控芯片13和面板控制器14；

所述前端调谐器21与检波器22电性连接，所述检波器22与单片机23电性连接，所述单片机23与主控芯片13通过串口连接；所述主控芯片13与面板控制器14电性连接；

所述前端调谐器21用于根据面板控制器14发送的锁定命令，获取射频信号；并根据获取的射频信号输出IQ信号至检波器；

所述检波器22用于将前端调谐器21输出的IQ信号转化成幅度信号，并将幅度信号发送至单片机23；

所述单片机23用于集成微处理器232和数模转换器231；

所述数模转换器231用于将检波器22发送的幅度信号转化为电平信息，并将电平信息发送至单片机23中的微处理器232；

所述微处理器232用于对数模转换器231发送的电平信息进行算法映射，获取并记录射频信号的强度值；

所述主控芯片13用于处理面板控制器14发送的锁定指令；所述主控芯片13用于输出微处理器232获取的射频信号强度值；

所述面板控制器14用于向前端调谐器21发送频点锁定命令。

实施例2

请参照图1及图3一种寻星方法，在实施例1的基础上同步进行如下步骤：

S01：面板控制器向内部调制器发送频点锁定命令；

S02：内部调制器根据面板控制器发送的锁定命令，获取射频信号；

S03：内部调制器根据获取的射频信号输出IQ信号至主控芯片；

S04：主控芯片根据内部调制器输出的IQ信号进行转化，运算，获取并输出射频信号的强度值。

一种快速频谱寻星仪，在实施例1的基础上还包括如下特征：所述寻星装置1还包括内部调制器11，所述内部调制器11与主控芯片电性连接；

所述面板控制器14还用于向内部调制器11发送频点锁定命令；

所述内部调制器11用于根据面板控制器14发送的锁定命令，获取射频信号；并根据获取的射频信号输出IQ信号至主控芯片13。

所述主控芯片13还用于根据内部调制器11输出的IQ信号进行转化，运算、获取、输出射频信号的强度值。

所述寻星装置1还包括显示器12；所述显示器12与主控芯片13电性连接，所述显示器12用于显示主控芯片13输出的射频信号的强度值。

实施例3

请惨遭图1至图3一种寻星方法，在实施例2的基础上，还包括步骤：AGC环对微处理器获取的射频信号进行自动增益控制；AGC环对主控芯片获取的射频信号进行自动增益控制。

一种快速频谱寻星仪，在实施例2的基础上，还包括如下特征：所述前端调谐器21内设置第一AGC环，所述AGC环与单片机电性连接，所述第一AGC环用于对微处理器232获取的射频信号进行自动增益控制。所述微处理器232为STM32微处理器。

综上所述，本发明提供的一种快速频谱寻星仪，在寻星装置的基础上增加快速频谱装置，通过单片机对新增一路的前端调谐器的IQ数据进行提取，通过单片机集成的数模转换器进行数据采用，从而达到更直接的数据获取；由单片机中集成的微处理器对数据进行算法映射，得到射频信号强度值，通过串口直接将射频信号强度值传递给主控芯片，每个频点的锁定时间非常短暂，采集速度快；使用单片机成本低廉，而且目前单片机的性能有显著提升，且开发难度低，采用本发明提供的快速频谱寻星仪，较传统的通过内部调制器获取的方式，速度上有非常大的改善，传统寻星仪对于1200Mhz全频段扫描需要3-4s，而本发明提供的快速频谱寻星仪对于1200Mhz全频段扫描仅需要1.5s。本发明在寻星装置基础上新增快速频谱装置，由于只是新增一路调谐器，依然保留寻星装置中的内部调谐器、显示器及主控芯片，所以可以达到对原有架构的最小改动和干扰，可以快速应用于实际场合。优选微处理器为STM32微处理器，STM32能够替代几乎所有的8位、16位或32位的arm7市场的各种应用，能够满足寻星仪的使用需求，具有低功耗，低成本的特点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。