[00142602]HR41GG挂杆式小型频谱监测系统技术与应用

1．任务来源：随着科技的发展,非法占用频谱的行为日益猖獗,频谱监测工作的难度越来越大,急需研发配备一种低成本、高性能、便于在复杂、偏僻环境下架设和工作的小型化、高性能的频谱监测设备。但采购进口产品存在成本高、维护难等问题。基于此,我公司自主开发了高性能外挂式HR41GG挂杆式小型频谱监测系统。 2．应用领域：该高性能挂杆式小型频谱监测站主要用于在不适合架设机房和机柜的户外环境下进行频谱监测,是大型站和移动站的补充。可用于全国各地无线电监测站的频谱监测、干扰源排查和查找非法电台,以维护空中无线电通讯的畅通;也可用于确定电磁辐射目标的地理位置。 3．技术原理：本系统主要由主机箱、电源箱、支架、监测天线、通信天线等部分构成,所有设备都安装在一个支架上。系统进入监测工作时,监测软件通过向中频采集板发送开关选择命令,控制三选一开关接通对应的监测天线,天线接收到的射频信号经射频模块内的预选器进行信号滤波放大,放大后的信号进入下变频单元进行混频和下变频。混频后中频频率为76.8MHz（宽带模式下,窄带模式下为70MHz）,中频最大带宽40MHz。变频后的宽带中频信号经抗混叠滤波器后进行数字化AD转换,转换采用高速ADC采样。数字化后的数字中频信号通过DDC进行数字下变频和数字滤波等运算处理,得到信号的数字IQ信号。将数字IQ信号送入嵌入式计算机中,通过数字信号处理软件即可实现各种监测功能,得到所需要的各种测量信息。如用信号的信道扫描和频段扫描可以发现空中的可疑信号,可实时或非实时对信号进行分析和处理,指示出信号的频率、场强、带宽、频偏、调制方式等。另外,设备内置的电源管理板通过网口与远程或本地控制计算机通信,可通过控制计算机在对电源管理板的单片机系统发送命令或读取状态信息,实现设备的远程启动、关闭,或读取设备的运行状态。 4.性能指标： 频率范围：20～3600MHz 工作温度：-10℃～55℃ 频率稳定度：0.1ppm 相位噪声 ≤-115dBc/Hz@10KHz 输入二阶截点：≥55dB（低失真模式） 输入三阶截点：≥17dB（低失真模式） 噪声系数≤15dB（低噪声模式） 解调模式：AM,FM,LSB,USB,CW 中频最大带宽：40MHz 扫描速度：≥12GHz/s（RBW=25KHz） 测量电平误差≤2dB。 5.与国内外同类技术比较：接收机是系统的核心设备,法国Thalse公司的接收机主要特点是快速,但牺牲了一些动态指标。而德国RS公司的接收机在相位噪声和失真度指标上做得更好,其产品EM550和ESMD可以算是目前市面上综合性能最为优秀的无线电监测接收机。通过比较可以看出HR41GG接收机整体水平已经和它们相当,但其他设备在一体化、小型化和环境适应性上都无法与本公司HR41GG相比。 6.创造性和先进性：该系统技术难度大,国产监测接收机在相位噪声、中频带宽、扫描速度等关键指标上不高,主要还是受器件限制,如何利用好现有的器件,达到预定指标,是需要攻克的难点。我们采用可变中频的技术,间接降低了低噪声本振源的设计难度。选取恰当的中频频率和采样率,挖掘14位ADC的性能潜力,这些创新思路为解决这些难题提供了途径。通过研制和试用证明,该接收机技术成熟,指标达标,可以推广应用设备。系统小型化、一体化程度高,防雨、防尘、防震,且具备远程开关机功能,并读取机箱的实时温、湿度状态信息,可真正实现无人值守。为防止高度集成化带来的散热问题,我们采用传导散热方式,可靠性高。射频前端采用可变一中频技术,提高中频和镜频抑制,降低对本振源最高输出频率的要求,再结合利用高速DDS+低噪声PLL设计出的宽带低噪声本振源,使得接收机在整个超短波频段达到了-115dBc/Hz@10KHz的相位噪声指标。利用高纯度采样时钟减少14位ADC芯片的杂散,使得中频无杂散动态范围达到84dB,满足了系统在最大中频带宽下保持大动态的需要。该产品具有自主知识产权,其技术、战术指标达到目前国外同类系统的先进技术水平 。 7.作用意义：HR41GG挂杆式小型频谱监测站的研发,填补了国内一体化、小型化产品中应用国产高端接收机的空白,打破了国外公司对高端超短波数字监测接收机的垄断,有利于无线电监测系统的市场竞争,可以大大降低高端无线电监测系统的成本、减少政府财政开支,还可解决无线电监测设备安全性问题和维护及时性等问题。项目研发有多项技术突破和创新,对我国无线电监测设备和技术的发展有着重大推进作用,必将产生较好的社会经济效益。 8.推广应用范围、条件和前景：HR41GG挂杆式小型频谱监测站可满足国内大部分地区户外长期使用的需求,其主机也可作为便携式产品使用。可广泛应用于全国各地无线电管理部门、国家安全部门的无线电监测、干扰源排查和查找非法电台,以维护空中无线电通讯的畅通和国家安全;也可用于确定电磁辐射目标的地理位置。该系统具有广阔的市场空间。 9.存在问题和改进意见：设备在扫描速度等指标上仍有提升的空间,另外在确保散热的前提下还可以进一步减小体积。