CN109302248B - 一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线电监测接收机技术领域，尤其涉及一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描方法及其设备：包括射频模块、基带模块、上位机，其中，基带模块包括A/D、DDC、滤波器组、FFT、数据缓存、射频控制模块、频段扫描控制模块、USB接口；其中基带处理部分在FPGA中实现，而上位机控制和数据处理在ARM中实现。本发明的结构和技术方案，大大提高了无线电监测接收机的频段扫描速度，使得监测接收机能够对跳变速度高的跳频信号进行监测。同时还具有以下优点：1)扫描速度快，易于对高跳变信号进行监测；2)支持低速模式，在保证频谱精度的情况下，可对常规信号进行监测；3)系统结构简单，对软件硬件的性能要求低，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及无线电监测接收机技术领域，具体指一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描方法及其设备。
背景技术
随着国家经济快速增长和信息化社会高速的发展，无线电产业呈现爆炸式的增长，这也使得无线电频率资源的紧张形势将会更加严峻，对我国无线电监测管理工作提出了更高的要求。目前的无线电监测多采用无线电监测站来实现，而无线电监测接收机是监测站中的核心设备；
目前市面上的无线电监测接收机型号很多，功能性能各异，但普片存在频段扫描速度慢的问题；就对普通信号监测而言，可基本满足监测要求，但对于变化速度快的跳频信号的监测，则远远满足不了监测要求；鉴于高频段扫描速度对无线电监测实际运用的重要性，提高频段扫描速度则显得越来越重要。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于无线电监测接收机的、扫描速度快、支持低速模式、系统结构简单的高速频段扫描方法及其设备。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描设备的扫描方法：包括射频模块、基带模块、上位机，其中，基带模块包括A/D、数字下变频DDC、滤波器组、FFT、数据缓存、射频控制模块、频段扫描控制模块、USB接口。本发明中基带处理部分在FPGA中实现，而上位机控制和数据处理在ARM中实现。
该方法包括以下步骤：
步骤1，设置参数，系统基带处理模块工作时钟为f0，系统中频带宽为BW0，频段扫描带宽为BX，则频段拼接次数n0＝BX/BW0；分辨率带宽RBW为BW，则FFT点数为n1＝BW0/BW；频谱数据缓存一帧为32Kbit，频谱数据位宽为32bit，则一次上传数据需缓存拼接次数为n2＝(32Kbit/32bit)/n1＝1024/n1；
步骤2，在上位机上设置频段扫描的参数，包括扫描的起始频率、终止频率、分辨率带宽RBW；上位机根据设置的频段扫描参数，以中频带宽BW0为基础，自动对频段分成若干个小频段，得到频段需拼接次数n0；然后上位机将配置好的参数通过USB接口下发给基带模块；
步骤3，基带模块在接收到上位机的参数后，启动频段扫描控制模块；频段扫描控制模块根据接收到的参数对其它模块进行控制；首先，频段扫描控制模块会判断扫描是否结束，若结束，则等待上位机下一次扫描命令；若没有，则从低频段开始配置一次射频模块，待射频硬件稳定后，经过AD采样一次数据，送至数字下变频DDC模块进行下变频，然后经过滤波器滤波后，进行相应点数的FFT处理，再求得频谱数据，送至缓存区；
步骤4，缓存区判断是否存满或扫描是否结束，若存满或扫描结束，则将缓存中的数据上传上位机；若没有，则反馈给频段扫描控制模块；
步骤5，频段扫描控制模块接收到缓存区的反馈后，会判断扫描是否结束，若结束，则等待上位机的下一次命令；若没有，则紧接着上一次配置的频段位置，开始由低向高配置一次射频模块，待射频硬件稳定后，经过AD采样一次数据，送至数字下变频DDC模块进行下变频，然后经过滤波器滤波后，进行相应点数的FFT处理，再求得频谱数据，送至缓存区；
步骤6，系统会重复步骤步骤3、步骤4、步骤5，直到上位机下发停止命令为止；
步骤7，上位机会将接收到的各个频段的频谱数据再次进行拼接处理，最后得到一个完整的频段频谱数据。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的结构和技术方案，大大提高了无线电监测接收机的频段扫描速度，使得监测接收机能够对跳变速度高的跳频信号进行监测。同时还具有以下优点：
1)扫描速度快，易于对高跳变信号进行监测；
2)支持低速模式，在保证频谱精度的情况下，可对常规信号进行监测；
3)系统结构简单，对软件硬件的性能要求低，易于实现。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描设备的系统框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明该一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描方法包含频段扫描、信道监测等多种工作模式，当工作在频段扫描模式时，由上位机下发频段扫描的频率、增益、分辨率带宽RBW等参数给基带模块；在基带模块中，由频段扫描控制模块对命令进行解析并控制其他功能模块，从而进行数据采集并上传上位机。
为了提高频段扫描的速度，在本系统中，在射频控制端，采用频段拼接的工作方式，即整个扫描频段是由多个小的频段拼接组成；在数据处理部分，采用可配置点数的快速傅里叶变换，可根据不同分辨率带宽RBW的设置需要，灵活改变配置；在数据上传上位机时，采用频谱数据缓存拼接后再上传的方式，大大提高传输效率；整个频段扫描过程采用紧密的时序进行控制，大大缩小消耗时间。
一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描设备，包括射频模块、基带模块、上位机，其中，基带模块包括A/D、数字下变频DDC、滤波器组、FFT、数据缓存、射频控制模块、频段扫描控制模块、USB接口。
具体的：在频段扫描模式下，分辨率带宽RBW设置1MHz、起始频率为100MHz到1100MHz(即扫宽1GHz)；系统中频带宽为20MHz，基带处理工作时钟为62MHz，AD采样后经过数字下变频DDC下变频，再经过一级滤波器滤波后进行FFT处理；则：
N1＝(1100MHz-100MHz)/20MHz＝50；
N2＝32MHz/1MHz＝32；
N3＝1024/N2＝32；
N4＝N1/N3≈2
注：N1为每一次频段扫描，需频段拼接的次数(每次频段扫描，由多个小频段拼接而成)；
N2为FFT处理的点数；
N3为每一次上传频谱数据，需频谱数据缓存拼接的次数(每次频谱上传，由多次频谱数据缓存拼接而成)；
N4位每一次频段扫描，需上传频谱数据的次数；
经过实际测试，射频硬件每配置一次到稳定以及数据采集耗时T1为400us左右；则每频段扫描一次，射频硬件配置到稳定以及数据采集总耗时T2＝T1×N1＝400us×50＝20ms；
基带数据上传一次耗时T3位1ms左右；则每频段扫描一次，上传数据总耗时T4＝N4×T3＝2ms；
因此理论上在分辨率带宽RBW为1MHz时，频段扫描1GHz所需耗时T＝T2+T4＝22ms；
则频段扫描的速度V＝f/T＝1GHz/22ms≈45GHz/s；
而实际测试结果约为43GHz/s；
此频段扫描速度远大于国内同类型产品的扫描速度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种用于无线电监测接收机的高速频段扫描方法，包括扫描设备，所述扫描设备包括射频模块、基带模块、上位机，其中，基带模块包括A/D、数字下变频DDC、滤波器组、FFT、数据缓存、射频控制模块、频段扫描控制模块、USB接口；
其特征在于：包括以下使用步骤：
S1）设置参数，系统基带处理模块工作时钟为f0，系统中频带宽为BW0，频段扫描带宽为BX，则频段拼接次数n0=BX/BW0;分辨率带宽RBW为BW,则FFT点数为n1=BW0/BW;频谱数据缓存一帧为32Kbit,频谱数据位宽为32bit,则一次上传数据需缓存拼接次数为n2=(32Kbit/32bit)/n1=1024/n1；
S2）在上位机上设置频段扫描的参数，包括扫描的起始频率、终止频率、分辨率带宽；上位机根据设置的频段扫描参数，以中频带宽BW0为基础，自动对频段分成若干个小频段，得到频段需拼接次数n0；然后上位机将配置好的参数通过USB接口下发给基带模块；
S3）基带模块在接收到上位机的参数后，启动频段扫描控制模块；频段扫描控制模块根据接收到的参数对其它模块进行控制；首先，频段扫描控制模块会判断扫描是否结束，若结束，则等待上位机下一次扫描命令；若没有，则从低频段开始配置一次射频模块，待射频硬件稳定后，经过AD采样一次数据，送至数字下变频DDC模块进行下变频，然后经过滤波器滤波后，进行相应点数的FFT处理，再求得频谱数据，送至缓存区；
S4）缓存区判断是否存满或扫描是否结束，若存满或扫描结束，则将缓存中的数据上传上位机；若没有，则反馈给频段扫描控制模块；
S5）频段扫描控制模块接收到缓存区的反馈后，会判断扫描是否结束，若结束，则等待上位机的下一次命令；若没有，则紧接着上一次配置的频段位置，开始由低向高配置一次射频模块，待射频硬件稳定后，经过AD采样一次数据，送至数字下变频DDC模块进行下变频，然后经过滤波器滤波后，进行相应点数的FFT处理，再求得频谱数据，送至缓存区；
S6）系统会重复步骤S3）、S4）、S5），直到上位机下发停止命令为止；
S7）上位机会将接收到的各个频段的频谱数据再次进行拼接处理，最后得到一个完整的频段频谱数据。
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