阅读说明：本技术 微型频谱传感器 (Miniature frequency spectrum sensor ) 是由 钟为金 高晶 刘思雨 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种微型频谱传感器,包括授时定位模块、UHF定向天线、多频段射频预选滤波器、射频捷变收发器、处理器、语音编解码器、语音播放器,所述UHF定向天线、多频段射频预选滤波器和射频捷变收发器分别依次连接,所述射频捷变收发器通过SPI控制线与处理器连接,所述处理器分别连接授时定位模块、语音编解码器和语音播放器,所述处理器还通过以太网与PC机连接。本发明提出的微型频谱传感器的频谱数据携带授时定位信息,能实现对信号的快速定位,并且能实现对非法无线电信号的实时上报。此外,本发明可应用在某些频率监测场所,能实现无线定向监测、查找和截取发射机位置,并具有极高的隐蔽性。(The invention discloses a miniature frequency spectrum sensor which comprises a time service positioning module, a UHF directional antenna, a multi-band radio frequency preselection filter, a radio frequency agility transceiver, a processor, a voice codec and a voice player, wherein the UHF directional antenna, the multi-band radio frequency preselection filter and the radio frequency agility transceiver are respectively connected in sequence, the radio frequency agility transceiver is connected with the processor through an SPI control line, the processor is respectively connected with the time service positioning module, the voice codec and the voice player, and the processor is also connected with a PC through an Ethernet. The frequency spectrum data of the micro frequency spectrum sensor provided by the invention carries time service positioning information, can realize the rapid positioning of signals, and can realize the real-time reporting of illegal radio signals. In addition, the invention can be applied to certain frequency monitoring places, can realize wireless directional monitoring, searching and intercepting the position of the transmitter, and has extremely high concealment.)

微型频谱传感器

技术领域

本发明属于频谱接收机领域，尤其涉及微型频谱传感器。

背景技术

现有的频谱接收机的存在着频率带宽负载较窄、灵敏差或动态范围较窄的缺点，不能覆盖到目前人民广泛使用的2~6 GHz频段，不能实现频谱的网格化监测，以及重点覆盖区域内无线电频谱的全时域、全天候监测。目前的频谱接收机体积大，不便于安装，隐蔽性差，还存在对违法频谱数据的实时传输和存储。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提出一种体积小、灵敏度高、动态范围宽，且频谱数据携带授时定位信息，便于隐藏和安装的微型频谱传感器。

微型频谱传感器，包括授时定位模块、UHF定向天线、多频段射频预选滤波器、射频捷变收发器、处理器、语音编解码器、语音播放器，所述UHF定向天线、多频段射频预选滤波器和射频捷变收发器分别依次连接，所述射频捷变收发器通过SPI控制线与处理器连接，所述处理器分别连接授时定位模块、语音编解码器和语音播放器，所述处理器还通过以太网与PC机连接； 所述授时定位模块用于实现微型频谱传感器地理位置信息的快速定位，以及实现多个微型频谱传感器的时钟信息同步； 所述UHF定向天线采用单信道沃特森-瓦特测向机技术，将正交的测向天线信号分别经过两个低频信号进行调制，而后通过多频段射频预选滤波器变频和放大，解调出方向信息信号，然后求解反正切值，给出来波方向，并结合多个微型频谱传感器相干测向技术，实现对无线电信号测向以及快速定位。

进一步的，授时定位模块为双模授时定位模块，双模授时定位模块包括GPS定位单元和北斗定位单元。

进一步的，双模授时定位模块采用T302-3型高精度授时定位模块。

进一步的，微型频谱传感器还包括USB存储器、FLASH存储器和SDRAM存储器， USB存储器、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与处理器连接， USB存储器用于实现对监测频谱数据的存储， FLASH存储器用于程序的加载。

进一步的，处理器包括XC7Z020 -2CLG484I芯片。

进一步的，射频捷变收发器包括AD9364芯片。

进一步的，语音编解码器包括WM8731芯片。

本发明的有益效果：

1）本发明的GPS授时定位模块能实现设备地理位置信息的快速定位，以及实现多个微型传感器的时钟信息同步，并结合UHF定向天线，能实现对信号的快速定位；

2）本发明能实现数据的本地USB存储，并且处理器采用数据库技术实现对非法无线电信号的实时上报；

3）本发明可应用在某些频率监测场所，实现无线定向监测、查找和截取发射机位置，并具有极高的隐蔽性。

附图说明

图1是本发明结构框图。

图2是多频段射频预选滤波器结构框图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提出微型频谱传感器包括授时定位模块、UHF定向天线、多频段射频预选滤波器、射频捷变收发器、处理器、语音编解码器、语音播放器，所述UHF定向天线、多频段射频预选滤波器和射频捷变收发器分别依次连接，所述射频捷变收发器通过SPI控制线与处理器连接，所述处理器分别连接授时定位模块、语音编解码器和语音播放器，所述处理器还通过以太网与PC机连接。所述授时定位模块用于实现微型频谱传感器地理位置信息的快速定位，以及实现多个微型频谱传感器的时钟信息同步。所述UHF定向天线采用单信道沃特森-瓦特测向机技术，将正交的测向天线信号分别经过两个低频信号进行调制，而后通过多频段射频预选滤波器变频和放大，解调出方向信息信号，然后求解反正切值，给出来波方向，并结合多个微型频谱传感器相干测向技术，实现对无线电信号测向以及快速定位。

在本发明的实施例中，所述授时定位模块为双模授时定位模块，所述双模授时定位模块包括GPS定位单元和北斗定位单元，所述双模授时定位模块为T302-3型高精度授时定位模块。所述微型频谱传感器还包括USB存储器、FLASH存储器和SDRAM存储器，所述USB存储器、FLASH存储器和SDRAM存储器分别与处理器连接，所述USB存储器用于实现对监测频谱数据的存储，所述FLASH存储器用于程序的加载。所述处理器包括XC7Z020 - 2CLG484I芯片，所述射频捷变收发器包括AD9364芯片，所述音频播放器包括WM8731芯片。具体的，本发明的实施例能达到：测向精度≤ 2°，GPS定位精度≤ 3M，授时精度≤ 15ns，测试精度≤0.1m/s。

在本发明中，所述处理器基于FPGA+DSP实现对无线电信号IQ数据的FFT变换，并实现实时IQ数据的本地USB存储。还采用数据库存储算法比较，将预先设定频谱数据进行冗余比较，实现对非法无线电信号的实时上报。此外，所述处理器基于成形滤波器通过对基带信号进行滤波处理，使其成为时域无限而频率有限的信号，消除由于信号带限带来的信号失真，并有效抑制噪声。 同时采用数字滤波器的方法来设计匹配滤波器实现对噪声的有效滤除，让信相位噪声达到≤ -110dBc/10Hz。

该微型频谱传感器由放大器、衰减器、滤波器、射频开关、混频器等器件组成。设备运行时处理器会根据扫描频率切换射频开关，组成一条对应的通路。信号在每条通道上经历不同的处理，确保将最优的信号送入后端信号处理单元。本发明多频段预选滤波器采用如图2所示的结构，多频段预选滤波器采用多路环路滤波和数字控制技术解决15～70MHz定点扫描出现谐波的技术难题。该预选器：信号按照频率由输入天线1（15MHz～3600MHz）、输入天线2（3600MHz～6000MHz）两路输入，预选器有放大增益自动控制功能，并采用多级滤波有效对带外的干扰信号进行有力的抑制和谐波去除，保证接收信号的准确性。

本发明提出的微型频谱传感器的频谱数据携带授时定位信息，能实现对信号的快速定位，并且能实现对非法无线电信号的实时上报。此外，本发明可应用在某些频率监测场所，能实现无线定向监测、查找和截取发射机位置，并具有极高的隐蔽性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。