数传电台方向强度测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及以数传电台发射机所处方位信号强度监测为主要功能的数传电台方向强度测试仪，是一种用于数传电台发射机所处方位信号强度检测的指示设备。
【背景技术】
[0002]海洋是人类发展不可分割的一部分，是人类宝贵的财富，它拥有丰富的海洋资源、广阔的空间以及在对地球气候调节中起到了难以估量的巨大作用。在陆地资源愈加匮乏的情况之下，开发海洋资源已成为科学家们最主要的任务之一。随着海洋资源开发和海防形式的变化，人类投放了越来越多的设备到海洋中去，投放的设备的回收过程是设备应用中一个很重要的环节，然而设备的定位回收却成了一大难题。
[0003]常见的海洋设备导航定位方法有水声导航、卫星GPS导航、电磁导航、无线电导航、视觉导航和组合式导航等。其中最主要的方式为卫星GPS导航结合短距离视觉导航来定位设备的位置。GPS是一种具有全球性、全天候、高精度、连续性和实时性的精密三维定位导航系统，并且具有良好的抗干扰性和保密性，GPS的测量是通过接收卫星发射的信号经过数据处理而得到定位坐标。目前海上浮标体、AUV等设备的回收均依赖于GPS定位，但由于受空间大气层延迟、星历误差、卫星钟误差等因素的影响，GPS的定位精度并不高，误差一般在几十米数量级，在远距离导航定位中能确定大致方向，但是一旦距离变小，精度不高的问题便会暴露。然而水上设备回收过程中最关键的是近距离导航定位，必须要满足很高的定位精度，否则无法保证快速有效的完成回收工作。这一误差增加了浮标、AUV等设备回收的难度，造成了人力物力的损失。目前，近距离导航定位可采用电磁导航、光学导航、视觉导航和组合导航等方式，但是电磁导航容易收到设备本身与回收平台的外磁场干扰，回收作业时需要避免在变磁场区域实施回收作业；另外光学导航传感器会收到海水背景光、混浊度、折射、反射等客观因素的影响，需要采取过滤背景光等措施并在较为清澈的海水区域实施回收作业；视觉导航传感器对目标分辨率要求较高，会限制搜寻速度，此外，这些设备的造价均较高，从几百美金到几千美金不等，并且使用具有局限性。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对海洋设备海上回收还缺乏高效稳定并且成本较低的实际可行方案的现状，利用数传电台方向强度测试仪实现海上回收设备的信号强度与距离的实时检测，提高设备回收效率，减少开支。
[0005]本实用新型提供了一种用于数传电台发射机所处方位信号强度检测的指示设备，以满足检测数传电台发射机所处方位信号强度的需求。
[0006]本实用新型包括定向天线、带通滤波器、低噪声射频放大器、射频信号检波器、检波信息采集电路、输出显示电路、电源变换电路和充放电管理电路，定向天线以手动转动的方式获取不同方向下的信号，定向天线获得的信号通过带通滤波器，得到滤波后的信号，滤波后的信号再通过馈线传输到低噪声射频放大器，信号经过放大之后再通过馈线传输到射频信号检波器，将信号转换为电压信号，电压信号经过检波信号采集电路的处理以及计算，通过输出显示电路将信号强度显示出来，电源变换电路负责对整个测试仪提供对应的供电电压，充放电管理电路负责检测电池的电量、对电池的充电以及对应的充放电保护。
[0007]进一步说，定向天线采用工作频率范围为220MHz到240MHz的对数周期天线。它的极化方式为线极化，增益7.5dBi，驻波比小于等于2.00
[0008]进一步说，低噪声射频放大器采用工作频率在20MHz到1000MHz的20dB增益低噪声射频放大器。
[0009]进一步说，射频信号检波器采用工作频率在IMHz到600MHz，功率在_80dBm到20dBm的射频信号检波器。
[0010]与【背景技术】相比，能够进一步提高海洋投放设备回收成功率以及回收效率，极大的减少了设备丢失率，节约了开支，提高了产品重复利用率。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的数传电台方向强度测试仪的构架图；
[0012]图2是本实用新型的数传电台方向强度测试仪的结构原理图；
[0013]图3是本实用新型的数传电台方向强度测试仪的人机操控界面设计图。
[0014]图4是本实用新型的数传电台方向强度测试仪的工作流程图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0016]本实施例的结构原理如图2所示，主要包括8个部分:定向天线、带通滤波器、低噪声射频放大器、射频信号检波器、检波信息采集电路、输出显示电路、电源变换电路和充放电管理电路。
[0017]采用了定向天线手动转动的方式获取不同方向下的信号，定向天线获得的信号通过带通滤波器，得到滤波后的信号，滤波器信号再通过馈线传输到低噪声射频放大器，信号经过放大之后再通过馈线传输到射频信号检波器，将信号转换为电压信号，电压信号经过检波信号采集电路的处理以及计算，通过输出显示电路将信号强度显示出来，电源变换电路负责对整个测试仪提供对应的供电电压，充放电管理电路负责检测电池的电量、对电池的充电以及对应的充放电保护。
[0018]本实施例的人机操控界面如图3所示，主要有6部分组成:强度指示仪箱体、馈线接头电源开关、显示切换按钮、USB充电口和18650锂电池组成。主控板上的馈线接头与射频放大器通过馈线连接，射频放大器通过馈线与天线以及低通滤波器连接，主控板与射频信号检波器封装在定向强度指示仪箱体内，18650锂电池安装于主控板下。箱体上包含电源开关、显示切换按钮、USB充电口、8个发光二极管以及显示窗口进行人机交互。
[0019]主控板使用STM32F103CBT6Cortex-M3芯片作为微处理器，具有2路数模转换器。嵌入式多串口处理器采用+3.3V供电，工作频率72MHz，计算能力1.25DMIPS/MHz，单板功率〈0.5W，因此具有处理速度快、性价比高、功耗低、体积小、拓展丰富等优点，因此非常合适作为数传电台方向强度测试仪的主控制器。
[0020]定向天线采用工作频率范围为220MHz到240MHz的对数周期天线。它的极化方式为线极化，增益7.5dBi，驻波比小于等于2.0，尺寸为800mm(宽)X 570mm(长)，重量约3kg，较为方便携带。它的接口为N-50K，通过N-50K转SMA工头线与低噪声射频放大器(3)连接。
[0021]低噪声射频放大器采用工作频率在20MHz到1000MHz的20dB增益低噪声射频放大器。该射频放大器可用于放大频率在20MHz到1000MHz范围内的任何无线电信信号，特别用于放大各种无线接收机和设备的天线上接收下来的微弱信号，增加接收效果，增加通信距离，也可用于高保真放大各种微弱的射频信号。同时该射频放大器拥有小于IdB的噪声系数，性能十分优异。射频放大器与定向天线通过馈线连接。
[0022]射频检波器模块采用工作频率在IMHz到600MHz，功率在_80dBm到20dBm的射频信号检波器。该射频检波器可以将频率范围为IMHz到600MHz功率在_80dBm到20dBm的射频信号变换成直流电压输出，它广泛应用在射频信号检测，信号功率测量，环境场强检测，天线方向图测试等场合。射频检波器与主控板通过接插件连接，射频检波器的输出接口为SMA母头，通过馈线与低噪声射频放大器连接。
[0023]数传电台强度测试仪的工作流程如图4所示:微处理器读取A/D转换后的数字量，并通过理论公式计算得到对应的信号强度，微处理器再去判断显示切换按钮是否按下，若按下，则切换成距离显示，若没有按下，则显示信号强度。微处理器同时判断电池电压值，如果发现低电压时，则4位数码管齐闪状态，提示用户充电或重启。
[0024]本实施例的主要技术参数如下:
[0025](I)测量功率范围:-80dBm ?+20dBm ；
[0026](2)测量频率范围:220MHz ?240MHz ；
[0027](3)极化方式:线极化；
[0028](4)天线增益:7.5dBi ；
[0029](5)驻波比2.0;
[0030](6)接口形式:N — 50K ;
[0031](7)接收机输入阻抗:50欧；
[0032](8)天线尺寸:800mm (宽)X 570mm (长)；
[0033](9)锂电池供电，可充电；
[0034](10)持续工作时间:2小时；
[0035](11)尺寸设计:大约 280mm X 246mm X 106mm ;
[0036](12)防水等级:IP67。
[0037]如图1所示。在海上使用数传电台方向强度测试仪，使用时手持天线缓慢转动，观测信号强度值的变化，转动一圈后可以获取最大信号强度值，沿着最大信号强度值的方向逐渐靠近目标，再次实施如上测量过程，从而获得更加精确的目标方位，最终达到目标。本实用新型具有很强的实时性以及良好的人机交互，在中短距离范围内提供搜寻方向上的识另IJ，从而提高在中短距离范围内对回收设备搜寻的成功率，本实用新型采用了定向天线手动转动的方式获取不同方向下的信号强度指示，通过判断不同方向上的信号强弱，沿着最大信号强度值的方向靠近目标，因此具有非常重要的使用价值。
【主权项】
1.数传电台方向强度测试仪，包括定向天线、带通滤波器、低噪声射频放大器、射频信号检波器、检波信息采集电路、输出显示电路、电源变换电路和充放电管理电路，其特征在于: 定向天线以手动转动的方式获取不同方向下的信号，定向天线获得的信号通过带通滤波器，得到滤波后的信号，滤波后的信号再通过馈线传输到低噪声射频放大器，信号经过放大之后再通过馈线传输到射频信号检波器，将信号转换为电压信号，电压信号经过检波信号采集电路的处理以及计算，通过输出显示电路将信号强度显示出来，电源变换电路负责对整个测试仪提供对应的供电电压，充放电管理电路负责检测电池的电量、对电池的充电以及对应的充放电保护。2.根据权利要求1所述的数传电台方向强度测试仪，其特征在于:定向天线采用工作频率范围为220MHz到240MHz的对数周期天线；它的极化方式为线极化，增益7.5dBi，驻波比小于等于2.0。3.根据权利要求1所述的数传电台方向强度测试仪，其特征在于:低噪声射频放大器采用工作频率在20MHz到1000MHz的20dB增益低噪声射频放大器。4.根据权利要求1所述的数传电台方向强度测试仪，其特征在于:射频信号检波器采用工作频率在IMHz到600MHz，功率在_80dBm到20dBm的射频信号检波器。
【专利摘要】本实用新型涉及一种数传电台方向强度测试仪。本实用新型中定向天线以手动转动的方式获取不同方向下的信号，定向天线获得的信号通过带通滤波器，得到滤波后的信号，滤波后的信号再通过馈线传输到低噪声射频放大器，信号经过放大之后再通过馈线传输到射频信号检波器，将信号转换为电压信号，电压信号经过检波信号采集电路的处理以及计算，通过输出显示电路将信号强度显示出来，电源变换电路负责对整个测试仪提供对应的供电电压，充放电管理电路负责检测电池的电量、对电池的充电以及对应的充放电保护。本实用新型能够进一步提高海洋投放设备回收成功率以及回收效率，极大的减少了设备丢失率，节约了开支，提高了产品重复利用率。
【IPC分类】G01R29/08
【公开号】CN204740296
【申请号】CN201520357747
【发明人】张美燕, 蔡文郁
【申请人】浙江水利水电学院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年5月28日