專利名稱：船載水上無線通信監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是船載水上無線通信監測系統，屬于通信技術中的陣列信號 數字處理測向技術領域。
背景技術：
水上無線電通信頻率是一種寶貴的自然資源，建立合理有序的、無干擾的 無線電通信環境，是進行水上通信，尤其是遇險安全通信的基礎。無線電通信 秩序必須進行科學有序的管理。為維護水上無線電通信秩序，建立和保持良好 的水上無線電安全通信工作環境，對水上遇險安全通信頻段實施監控，對重點 干擾源進行排查和濾除，有必要為海事部門研制專用的船載水上無線通信監測 系統。

發明內容
本發明提出一種船載水上無線通信監測系統，旨在解決專業性很強的水上
監測問題，實現對水上公共通信、遇險和救援通信用共58個信道(含第16CH 引航信道)的監測，以及對非法電臺、干擾信號源進行測向定位和排査。船載 站和陸基站之間的通信和數據傳輸選用抗干擾和糾錯能力強的VHF數傳電臺來 實現。
本發明的技術解決方案其特征是船載相關干涉儀測向天線陣的信號輸出 端接電旋開關單元的第一信號輸入端，電旋開關單元的信號輸出端接RF放大 器模塊的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出端接板卡式監測測向接收機的 信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出/輸入端接監測測向處理模塊的第一信
號輸入/輸出端，板卡式監測測向接收機的信號輸入/輸出端接嵌入式計算機系
統的第一信號輸出/輸入端，嵌入式計算機系統的第二信號輸出/輸入端接監測
測向處理模塊的第二信號輸入/輸出端。
本發明的優點采用綜合一體化設計、中頻信號DSP技術和模塊化組合， 配置簡潔實用；內置嵌入式計算機系統，結構緊湊輕便；采用輕型可搬移式無 源相關干涉儀測向天線陣，很好地解決了各天線陣元間的互耦問題，排除了單 元天線間耦合和相位模糊；采用了具有放大、直通、衰減三種功能的放大器， 可自動切換，擴大了接收信號的動態應用范圍；配備板卡式雙信道監測測向接 收機，監測和測向能分時進行，在不需要測向時，可轉為無線電監測；專門研 發了專用于船載監測設備的修正補償算法軟件，可實現在多自由度急速運動狀 態下的監測測向；與電子海圖和船舶識別系統緊密結合，更能滿足水上海上監 測的特點和需要。


附圖l是本發明電原理框圖
附圖2是高、低端電旋開關電原理框圖(以一組電旋開關為例) 附圖3是三功能RF放大器電原理框圖
附圖4是功率分配器以1: 2分配器為例的結構框圖
附圖5是船載相關干涉儀測向天線陣示意圖
圖中的1是船載相關干涉儀測向天線、2是電旋開關單元、3是RF放大器
模塊、4是監測測向接收機、5是監測測向處理模塊、6是嵌入式計算機系統、
7是電源模塊交流、直流(配備電池)、9是五單元無源垂直極化偶極子天線陣
G0 500MHz)、 8是避雷針。
具體實施例方式
對照附圖l，其結構包括船載相關干涉儀測向天線陣l、電旋開關單元2、
RF放大器模塊3、板卡式監測測向接收機4、監測測向處理模塊5、嵌入式計 算機系統6，以及電源模塊7。其中船載相關干涉儀測向天線陣1的信號輸出 端接電旋開關單元2的第一信號輸入端，電旋開關單元2的信號輸出端接RF 放大器模塊3的信號輸入端，RF放大器模塊3的信號輸出端接板卡式監測測向 接收機4的信號輸入端，RF放大器模塊3的信號輸出/輸入端接監測測向處理 模塊5的第一信號輸入/輸出端，板卡式監測測向接收機4的信號輸入/輸出端 接嵌入式計算機系統6的第一信號輸出/輸入端，嵌入式計算機系統6的第二 信號輸出/輸入端接監測測向處理模塊5的第二信號輸入/輸出端。
所述的船載相關干涉儀測向天線陣1，由五付可收放的無源垂直極化偶極 子(直徑16mm)組成，工作頻段為30MHz 500MHz，工作時展開，陣列直徑約 1500mm，單元偶極子長度約800mm，上端安裝有避雷針，天線陣總高度為1600mm, 阻抗為50Q，接口為N型插座。
電旋開關單元2，其工作頻率為30MHz 500MHz，它受監測測向處理模塊5 的控制和供電，內部包括SW-5/2-ML低端電旋開關和SPL-1/5功率分配器。它 相當于一個高頻電子開關，有5個信號輸入端、2個信號輸出端、l個控制/供 電端口、l個自校信號輸入端和l個自校信號輸出端，它受控同時打通某兩路 信號通道(分為主路、輔路)和自校信號通道。SPL-1/5功率分配器是把自校 信號分成5路，引入電旋開關，用于對系統進行自校。其工作原理是當控制 電壓V1、V2加電，二極管D1-D3導通時，來自機載測向天線陣列1的信號就 可傳到節點A，當控制電壓V2、 V3加電，二極管D4-D6導通時，自校信號就可 傳到節點A，當控制電壓V4、 V5加電，二極管D7-D9導通時，節點A的信號就 可從主路輸出；當控制電壓V6、 V7加電，二極管D10-D12導通時，節點A的
信號就可從輔路輸出(如圖2所示)。
RF放大器模塊3，包括兩個寬頻帶低噪聲三功能放大器，工作頻率為 30MHz 500MHz，具有放大、直通、衰減三種功能，在使用中根據實際需要由 軟件設定。分別對來自電旋開關單元2的主、輔路信號進行處理。它們各有l 個控制/供電端、l個輸入端、l個輸出端。放大器由A高頻繼電器、B高頻繼 電器、放大電路、衰減電路和電源組成，高頻繼電器(型號RF303-12)、放大 器中的放大管(型號ERA-51SM)。 +12V電源受軟件控制分別加到A高頻繼電 器和B高頻繼電器上。當A高頻繼電器加電，而B高頻繼電器不加電時，輸入 信號經放大電路后得到線性放大，再經B高頻繼電器的直通部分輸出。即為"放 大"。當A高頻繼電器不加電，而B高頻繼電器加電時，輸入信號經A高頻繼 電器的直通部分后到達B高頻繼電器的衰減電路，經衰減后輸出。即為"衰減"。 當A高頻繼電器和B高頻繼電器都不加電時，輸入信號經A高頻繼電器和B高 頻繼電器的直通部分輸出。即為"直通"。故該放大器具有"直通、放大、衰 減"三功能。
監測測向接收機4，由兩個板卡式監測測向接收機(J0601)組成。對來自 RF放大器模塊3的信號進行變頻、解調、解碼(可對不同頻域、調制域、時域 的信號進行監測測量)，輸出包含頻率、幅度、頻偏、調制度、帶寬、電平、 頻譜圖像等的數字監測信息和包含信號相位和幅度特性的數字測向信號。測向 時，兩個信道同時工作，共用一個本振源，相位一致性好，可保證相關干涉儀 測向系統的高精度和高靈敏度；當不需要測向時，其中一個信道即轉為監測用。 它通過串口與計算機通訊。本實施例中選用江西省九江市713廠的J0601數字 式測向接收機，該接收機為板卡式，采用PCI總線結構和模塊化設計， 一塊模
板就是一個接收通道，采用兩塊板卡即可組成雙信道。接收機模板可插在帶有
PCI插槽的計算機內，用壓條固定，構成先進的嵌入式接收機計算機組合的虛
擬儀器平臺。
監測測向處理模塊5 (型號為DFC050E)是系統各部分控制驅動單元和直 流供電單元。處理模塊通過接口與嵌入式計算機系統6進行通訊，接受計算機 的控制指令，對電旋開關單元、RF放大器模塊、測向接收機等進行控制，使系 統按著軟件程序進行監測和測向。
嵌入式計算機系統6。內置的嵌入式計算機為硏華公司的ARK-3380,測向 軟件被固化在嵌入式計算機內，因而設備運行的可靠性得到增強，同時體積、 功耗也大大減小。硬件"看門狗"可以在異常狀態下或斷電時迅速復位并快速 啟動至程序運行狀態。內置的嵌入式Limix系統，可以使得系統軟件內核容量 大大減小，硬件配置裁減至適合程度。應用軟件為我公司成熟的DESCO DF7.0 版智能化監測測向軟件，其具有完備的偵查功能和信號分析處理功能。該計算 機系統除了執行程序(包括存儲、打印)夕卜，還對大量的數據、音頻、視頻等 進行處理，它通過對大量采集的信息數據進行復雜的統計算法(如自相關算法、 相位檢波算法、HILBERT變換、FFT算法)，從而得出信號的方位。
電源模塊7是系統供電單元，可將220VAC交流電轉換為直流電。還配備 了電池組。
系統采用無線傳輸方式，選用高速、穩定、安全、抗干擾和糾錯能力強的 VHF數傳電臺來實現船載站與陸基站之間的通信和數據傳輸。
權利要求
1、船載水上無線通信監測系統，其特征是船載相關干涉儀測向天線陣的信號輸出端接電旋開關單元的第一信號輸入端，電旋開關單元的信號輸出端接RF放大器模塊的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出端接板卡式監測測向接收機的信號輸入端，RF放大器模塊的信號輸出/輸入端接監測測向處理模塊的第一信號輸入/輸出端，板卡式監測測向接收機的信號輸入/輸出端接嵌入式計算機系統的第一信號輸出/輸入端，嵌入式計算機系統的第二信號輸出/輸入端接監測測向處理模塊的第二信號輸入/輸出端。
2、 根據權利要求1所述的船載水上無線通信監測系統，其特征是所述的船載相關干涉儀測向天線陣，由五付可收放的無源垂直極化偶極子組成，五付 無源垂直極化偶極子的直徑16mm，工作頻段為30MHz 500MHz，工作時展開陣 列直徑1500mm，單元偶極子長度800mm，上端安裝有避雷針，天線陣總高度為 1600mm，阻抗為50Q，接口為N型插座。
3、 根據權利要求1所述的船載水上無線通信監測系統，其特征是所述的 電旋開關單元，其工作頻率為30MHz 500MHz，內部包括SW-5/2-ML低端電旋 開關和SPL-1/5功率分配器，它相當于一個高頻電子開關，有5個信號輸入端、 2個信號輸出端、l個控制/供電端口、 l個自校信號輸入端和l個自校信號輸 出端，它受控同時打通主路、輔路兩路信號通道和自校信號通道。
全文摘要
本發明是船載水上無線通信監測系統，其特征是包括船載相關干涉儀測向天線陣、電旋開關單元、RF放大器模塊、板卡式監測測向接收機、監測測向處理模塊、嵌入式計算機系統及電源模塊。優點采用綜合一體化設計、中頻信號DSP技術和模塊化組合，配置簡潔實用；內置嵌入式計算機系統，結構緊湊輕便；采用輕型可搬移式無源相關干涉儀測向天線陣，解決各天線陣元間的互耦問題，排除單元天線間耦合和相位模糊；采用多功能放大器，可自動切換，擴大接收信號的動態應用范圍；配備板卡式雙信道監測測向接收機，監測和測向能分時進行，在不需要測向時，轉為無線電監測；修正補償算法軟件，與電子海圖和船舶識別系統結合，滿足水上海上監測需要。
文檔編號G01R31/00GK101363888SQ20081019648
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月10日 優先權日2008年9月10日
發明者俞惟銓 申請人:俞惟銓