专利名称：一种数字化电磁辐射接收设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁辐射扫描设备技术领域。
技术背景电磁辐射扫描设备国内目前普遍采用机械扫描方式，将扫描探头固定在可沿X、Y 轴移动的扫描平台上，由平台带动扫描探头在待测物表面进行扫描，由频谱分析仪接收扫描数据并加以记录。这种扫描方式存在扫描速度慢，对不同待测物需重新设定其扫描区间及扫描高度等弊端。国外已有平面电磁辐射扫描设备，依靠小型探测天线阵列、电子开关、微波网络完成空间不同位置的电磁辐射接收，通过频谱分析仪接收测量数据。由于目前的平面电磁辐射扫描设备，其信号接收装置依旧采用频谱分析仪，因此扫描速度依旧较慢，且无法实时、动态显示待测物电磁辐射变化，给实际应用带来了不便。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数字化电磁辐射接收设备；使用数字化电磁辐射接收设备代替传统频谱分析仪，提高平面电磁辐射扫描速度。一种数字化电磁辐射接收设备，其特征在于所述设备由变频组件、数字信号处理机、本振和计算机组成；所述本振为变频组件提供所需要的本振信号，使射频信号与本振信号混频，得到所需的中频信号；所述变频组件接收射频信号，经过初次滤波后与本振混频， 得到的信号再滤波放大转变为低中频信号。通过变频组件的处理得到的低中频信号输入数字信号处理机处理。所述数字信号处理机主要由A/D变换模块、FPGA、DSP、USB接口模块组成；低中频信号经A/D变换，再由FPGA进行采样控制及滤波等预处理，再由DSP完成信号频谱分析，通过USB接口模块输入计算机进行存储和处理。本实用新型带来以下有益效果采用了数字信号处理技术，使得频谱分析速度大为提高，使电磁辐射接收设备可以实现快速扫描。
图1数字化电磁辐射接收设备原理框图具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述该设备由变频组件、数字信号处理机、本振和计算机组成，各组成部分之间的连接关系如图1所示。变频组件将接收的射频信号转变为低中频信号，同时滤出带外干扰信号，频带宽度范围1. 95MHz 2. 05MHz。通过变频处理后的低中频信号输入下一级组件，即数字信号处
3理机。本振为变频组件提供所需要的本振信号，使射频信号与本振信号混频，得到所需的中频信号。数字信号处理机为本实用新型中的关键部分，负责处理通过变频的低中频信号。 经数字信号处理机处理后的低中频信号输入计算机进行存储和处理。数字信号处理机采用宽带信号处理系统，其前端采样速率范围0 20. 48MHz，理论上带宽可达10MHz。由于变频组件输出中频带宽为2MHz，因此数字信号处理机的处理带宽也设为2MHz。通过数字信号处理机，对中频信号进行采样、滤波、频谱分析，即可得到 2MHz的宽带信号频谱特性。由于采用了数字信号处理技术，使得频谱分析速度大为提高，为电磁辐射接收设备快速扫描功能打下基础。扫描控制软件依据用Microsoft Visual C#环境编制，嵌入在计算机中，用来控制接收机及整个平面电磁辐射扫描系统的工作。数字信号处理机接收处理过的信号输入到计算机中，进行下一步处理，显示。其控制流程如下初始化接收机，设置起始扫描频率；选通特定天线单元；在2MHz带宽内进行扫描，保存扫描结构；依次选通另一路天线单元，重复扫描，并保存结果；直至所有天线都扫描结束后，切换本振频率，重新开始新一轮扫描。以IOOMHz扫描带宽，16x16天线单元的电磁辐射扫描系统为例，采用传统频谱分析仪作为接收设备，其扫描速度估算如下扫描带宽100MHz，分辨率带宽为100kHz，则单次扫频时间约为100ms。扫描信号通过GPIB传输至PC中，单次传输时间约为100ms。天线切换时间定为100us。每个天线单元完成单次扫频后再切换至另一天线，则系统扫描时间为天线单元数X (天线切换时间+扫频时间+数据传输时间)= 16X16X (lOOus+lOOms+lOOms) = 51225.6ms。例 1设本振设定及稳定时间为500us，接收机带宽为2MHz，接收一次数据处理时间为 lOOus，采用快速数字化电磁辐射接收设备后扫描时间为(扫描带宽/接收机带宽)X(天线单元数X (天线切换时间+处理数据时间)+ 本振稳定时间)=(100/2) X (16X 16X (100us+100us)+500us) = 2585ms。因此采用快速数字化电磁辐射接收设备后扫描速度提高约20倍！若仅对某个特定频点进行扫描，采用快速数字化电磁辐射接收设备后扫描时间为天线单元数X (天线切换时间+处理数据时间)+本振稳定时间= (16X16X (100us+100us)+500us = 51. 7ms。因此对特定干扰频点可实现实时、连续扫描。变频组件原理与频谱分析仪前端类似，采用混频及滤波电路完成变频功能。[0037]本振采用数控点频本振，以2MHz为间隔，具有数控接口，且本振稳定时间短，稳定度尚。数字信号处理机由DSP、FPGA、AD等构成，由AD完成模拟信号到数字信号的转换； 由FPGA完成采样控制及滤波等预处理功能；由DSP完成信号频谱分析。系统控制、天线扫描控制、本振控制及数据传输功能均由DSP完成。数字化电磁辐射接收设备的工作方式如下1.将扫描范围按照接收机带宽分为若干个区域；2.设置本振频率为起始扫描区域频率；3.控制阵列天线，选通1路天线通道；4.对天线接收信号进行处理及频谱分析；5.保存频谱分析数据；6.控制天线阵列，选通另一路天线通道；7.重复步骤3-5，直至全部天线都选通过；8.设置本振频率为下一个扫描区域频率，重复步骤2-8，直至包含整个扫描频率范围；9.将数据整理，上传至电脑。
权利要求1. 一种数字化电磁辐射接收设备，其特征在于所述设备由变频组件、数字信号处理机、本振和计算机组成；所述本振为变频组件提供所需要的本振信号，使射频信号与本振信号混频，得到所需的中频信号；所述变频组件接收射频信号，经过初次滤波后与本振混频， 得到的信号再滤波放大转变为低中频信号；通过变频组件的处理得到的低中频信号输入数字信号处理机处理；所述数字信号处理机由A/D变换模块、FPGA、DSP、USB接口模块组成； 低中频信号经A/D变换，再由FPGA进行采样控制及滤波预处理，再由DSP完成信号频谱分析，通过USB接口模块输入计算机进行存储和处理。
专利摘要本实用新型涉及电磁辐射扫描设备技术领域。所要解决的技术问题是提供一种数字化电磁辐射接收设备；使用数字化电磁辐射接收设备代替传统频谱分析仪，提高平面电磁辐射扫描速度。其特征在于所述设备由变频组件、数字信号处理机、本振和计算机组成。本实用新型带来以下有益效果采用了数字信号处理技术，使得频谱分析速度大为提高，使电磁辐射接收设备可以实现快速扫描。
文档编号H04B17/00GK202004763SQ20102066990
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者周顺满, 蒋继凤, 韩非 申请人:上海无线电设备研究所