一种应用于地面干扰信号监测定位的数据采集系统的制作方法

本实用新型涉及一种应用于地面干扰信号监测定位的数据采集系统。

背景技术：

随着我国民用航空事业的迅速发展，民用航班流量迅猛增加，航空信号干扰问题也日益突出，受干扰的次数越来越多，受干扰的程度越来越强，以违规电台为主的干扰源对航空安全造成了巨大威胁，对干扰信号的整顿工作成为航空事业所面临的一个重大问题。

干扰信号的本质是无线电波，我们可以通过仪器设备来测定无线电波来波方向；测定“来波方向”，是指测向机所在地实在的电磁环境中电波达到的方向，无线电测向，通常的最终目的是要确定“辐射源的方向”和“辐射源的具体位置”。

目前，进行无线电干扰信号的测向主要是通过地面的无线电监测车来实现，但是无线电监测车收到环境影响，供电并不稳定，同时，现有的测向天线产品大多采用固定式设计，这些设计方式不可移动且极为不便，存在测向盲区，而且灵敏度低、抗干扰能力较弱、测向时效低；而另一些测向天线产品主要是采用单个定向天线不断旋转来完成，但是由于单个定向天线旋转一周需要的周期长，因此其测向效率低，对移动的信号捕捉能力差，这就给无线干扰信号的测向带来了很大不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于地面干扰信号监测定位的数据采集系统，电源模块中设置有防浪涌电路，能够保证数据采集系统正常、稳定地工作，同时，测向天线能够在各个方向进行跟踪和扫描完成测向。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种应用于地面干扰信号监测定位的数据采集系统，包括测向天线、接收机、中央处理器、通讯模块、显示模块和电源模块；测向天线的输出端与接收机连接，接收机的输出端与中央处理器连接；中央处理器分别与通讯模块和显示模块连接；所述的电源模块包括供电电源和防浪涌电路，防浪涌电路的输入端与供电电源连接；防浪涌电路的输出端分别与测向天线、接收机、中央处理器、通讯模块和显示模块连接；

所述的防浪涌电路包括电阻R1、TVS管、第一压敏电阻MOV1、第二压敏电阻MOV2和气体放电管D1，电阻R1的一端通过第一公共点A连接到防浪涌电路的输入端，电阻R1的另一端通过第二公共点B连接到防浪涌电路的输出端；所述的第一公共点A还通过TVS管接地；所述的第二公共点B还依次通过第一压敏电阻MOV1和第二压敏电阻MOV2接地；所述的第二压敏电阻的两端还并联有气体放电管D1；

测向天线包括底板和天线罩，天线罩固定在底板上并与底板形成密闭空腔，密闭空腔内设有开关矩阵、立柱和多块安装板，开关矩阵设置在底板上且开关矩阵集成有多个开关，立柱固定在底板上并与底板垂直，多块安装板以立柱为中心呈圆周垂直分布在底板上，立柱的上端固定有多个以立柱为圆心均匀分布的高频端天线元，在每一安装板的外表面设有与安装板垂直连接的支臂，支臂的末端两侧分别安装有低频振子，每一支臂上的两个低频振子组成一个低频端天线元。

高频端天线元的数量、安装板的数量以及开关的数量均相等。

多个高频端天线元与多个低频端天线元一一配对，开关用于选通配对的高频端天线元和低频端天线元。

高频端天线元和低频振子的材质为铝合金。

所述的多个高频端天线元与支臂相互错开，并投影在两个支臂的中间。

天线罩通过螺钉固定在底板上。

高频端天线元为对数周期天线。

所述的接收机包括低噪声放大器、混频器、本振驱动放大器、低通滤波器、AD转换电路；所述的低噪声放大器接收来自测向天线的射频信号、低噪声放大器的输出端与混频器的第一输入端连接；混频器的第二输入端与本振驱动放大器的输出端连接；混频器的输出端依次与低通滤波器和AD转换电路连接，AD转换电路的输出端与中央处理器连接；

所述的接收机还包括本振信号发生器和T型电阻衰减网络，所述的本振信号发生器的输出端通过T型电阻衰减网络与本振驱动放大器连接。

还包括备份存储器，所述的备份存储器与中央处理器连接。

所述的通讯模块包括无线通讯单元和以太网通讯单元，用于向监控中心实时进行数据传输。

进一步地，所述的无线通讯单元为2G、3G或4G通讯模块；

进一步的，所述的以太网通讯单元包括以太网芯片和以太网接口，中央处理器与以太网芯片连接，以太网芯片与以太网接口连接，以太网接口通过以太网连接到监控中心。

本实用新型的有益效果是：（1）电源模块中设置有防浪涌电路，能够保证数据采集系统正常、稳定地工作。

（2）通过开关矩阵能够切换多个圆周分布的高频端天线元和低频端天线元，从而实现在各个方向进行跟踪和扫描完成测向。

（3）设置有备份存储器，能够将测向数据进行实时存储，保证了数据的稳定性。

（4）通讯模块由无线通讯单元和以太网通讯单元构成，即使在无线信号差的情况下，也能够通过以太网通信单元对测向数据进行传顺，保证了通讯的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为防浪涌电路结构示意图；

图3为测向天线的结构示意图；

图4为接收机的原理框图；

图中，1-底板，2-天线罩，3-密闭空腔，4-开关矩阵，41-开关，5-立柱，51-高频端天线元，6-安装板，61-支臂，62-低频振子。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种应用于地面干扰信号监测定位的数据采集系统，包括测向天线、接收机、中央处理器、通讯模块、显示模块和电源模块；测向天线的输出端与接收机连接，接收机的输出端与中央处理器连接；中央处理器分别与通讯模块和显示模块连接；所述的电源模块包括供电电源和防浪涌电路，防浪涌电路的输入端与供电电源连接；防浪涌电路的输出端分别与测向天线、接收机、中央处理器、通讯模块和显示模块连接；

进一步地，中央处理器可采用MSP430单片机。

进一步地，显示模块为示波设备，如示波器等。

如图2所示，所述的防浪涌电路包括电阻R1、TVS管、第一压敏电阻MOV1、第二压敏电阻MOV2和气体放电管D1，电阻R1的一端通过第一公共点连接到防浪涌电路的输入端，电阻R1的另一端通过第二公共点连接到防浪涌电路的输出端；所述的第一公共点还通过TVS管接地；所述的第二公共点还依次通过第一压敏电阻MOV1和第二压敏电阻MOV2接地；所述的第二压敏电阻的两端还并联有气体放电管D1；

如图3所示，测向天线包括底板1和天线罩2，天线罩2固定在底板1上并与底板1形成密闭空腔3，密闭空腔3内设有开关矩阵4、立柱5和多块安装板6，开关矩阵4设置在底板1上且开关矩阵4集成有多个开关41，立柱5固定在底板1上并与底板1垂直，多块安装板6以立柱5为中心呈圆周垂直分布在底板1上，立柱5的上端固定有多个以立柱5为圆心均匀分布的高频端天线元51，在每一安装板6的外表面设有与安装板6垂直连接的支臂61，支臂61的末端两侧分别安装有低频振子62，每一支臂61上的两个低频振子62组成一个低频端天线元。

所述的高频端天线元51的数量、安装板6的数量以及开关41的数量均相等。

多个高频端天线元51与多个低频端天线元一一配对，开关41用于选通配对的高频端天线元51和低频端天线元。

高频端天线元51和低频振子62的材质为铝合金。

所述的多个高频端天线元51与支臂6相互错开，并投影在两个支臂6的中间。

天线罩2通过螺钉固定在底板1上。

高频端天线元51为对数周期天线。

具体在使用时，通过切换开关矩阵4 上的开关41，即可选通一对配对的高频端天线元51 和低频端天线元，通过各个方向的高频端天线元51 和低频端天线元快速切换，可以快速跟踪和扫描信号，从而捕捉信号完成测向，可以提高测向效率。

如图4所示，所述的接收机包括低噪声放大器、混频器、本振驱动放大器、低通滤波器、AD转换电路；所述的低噪声放大器接收来自测向天线的射频信号、低噪声放大器的输出端与混频器的第一输入端连接；混频器的第二输入端与本振驱动放大器的输出端连接；混频器的输出端依次与低通滤波器和AD转换电路连接，AD转换电路的输出端与中央处理器连接；

所述的接收机还包括本振信号发生器和T型电阻衰减网络，所述的本振信号发生器的输出端通过T型电阻衰减网络与本振驱动放大器连接。

所述的一种应用于地面干扰信号监测定位的数据采集系统，还包括备份存储器，所述的备份存储器与中央处理器连接。备份存储器能够将测向数据进行实时存储，保证了数据的稳定性。

所述的通讯模块包括无线通讯单元和以太网通讯单元，用于向监控中心实时进行数据传输。

进一步地，所述的无线通讯单元为2G、3G或4G通讯模块；

进一步的，所述的以太网通讯单元包括以太网芯片和以太网接口，中央处理器与以太网芯片连接，以太网芯片与以太网接口连接，以太网接口通过以太网连接到监控中心。

在对干扰信号进行数据采集时，受到环境影响（雷电、高压电线等），电源模块可能产生浪涌电压，有浪涌电压输入时，第一压敏电阻MOV1和第二压敏电阻MOV2承担保护作用, 同时，电阻R1和TVS管对浪涌电压的残余能量进行抑制，进而防止浪涌电压对用电装置产生的影响；

进一步地，如果浪涌电压过大，冲击放电电流过大，残压超过应有的保护水平时，气体放电管导通短接第二压敏电阻MOV2，同时气体放电管D1将能量释放到大地，此时系统残压由第一压敏电阻MOV1决定，残压将大大降低。这时，再通过电阻R1和TVS管实现对浪涌电压的残余能量的抑制。