無線電頻譜監(jiān)測與分析系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

張銀銀

（國防科技大學(xué)信息通信學(xué)院 學(xué)員二大隊，武漢 430010）

一、 引言

現(xiàn)在中國的信息傳播技術(shù)一直不停的發(fā)展，無線電臺站的建設(shè)與日俱增，面對這種場面，無線電探查的時候就會有層出不窮的阻撓，許多國家與創(chuàng)造機器的工廠都傾注了許多財力及勞動力，盡管可以得到一些收獲，可這些還是與他們所投入有所差異，就目前所面對的這種局面，我們建議創(chuàng)建全新的無線電頻譜探查與分析系統(tǒng)，下面對這種設(shè)計實現(xiàn)簡單的闡發(fā)與討論。

二、系統(tǒng)構(gòu)成及構(gòu)成原理

（一）系統(tǒng)組成

無線電頻譜監(jiān)測和分析系統(tǒng)主要由監(jiān)測天線、天線控制器、監(jiān)測儀表及主控機組成。

主控機的部分是允許臺式或者筆記本的電腦，它最大的功能就是可以創(chuàng)造圖形化使用者界面，它能夠完成使用系統(tǒng)時的一個基礎(chǔ)行動，而且還需要兼顧對分析數(shù)據(jù)完成一個整體的研究及解決的功能。

天線控制器擁有GPS定位系統(tǒng)，其功能比較關(guān)鍵的一點就是得到監(jiān)測點的高度和緯度以及其它地方的訊息，而且，它還擁有體系統(tǒng)復(fù)位數(shù)據(jù)收羅電路。天線控制器常常需要取得其它幫助來將串口與主控機放在同一處，關(guān)鍵是收到主控機傳達的操縱指令，而且應(yīng)該對天線完成整體監(jiān)察，操縱的手段體現(xiàn)在兩個方面，一方面是使天線在0°-360°中間用水平方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；第二個方面就是使天線在-10°-90°中間用俯仰的方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。這兩個方法能分開用，也可以同時用。

監(jiān)測儀常常選擇GPIB口與主控機的GPIB488卡進行聯(lián)合，來讓頻譜的數(shù)據(jù)搜羅可以越來越來詳細與切確。而且它需要根據(jù)主控機的具體條件得到射頻信號，除了這些，他還可以把過程中得到的信息回饋給系統(tǒng)。

（二）工作原理

無線電頻譜監(jiān)測與分析系統(tǒng)存在不同的操作方法，其一是自動化形式，其二是手動化形式。在自動化形勢下操縱系統(tǒng)，主控機需要在第一時間擁有合適的硬件設(shè)施相互配合進行工作，采取天線來操控通信接口與監(jiān)測的儀表，然后使用者應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)條件進行提前需要實現(xiàn)的工作，所完成這些可以實現(xiàn)自動監(jiān)察的質(zhì)量與水平，主控機就可以在必須監(jiān)察工作時，根據(jù)使用者建立的數(shù)據(jù)完成監(jiān)控儀表操作，而且在進行的時候需要實現(xiàn)天線控制系統(tǒng)對天線路線進行完全操縱，主控機完成操作指令傳達任務(wù)，就可以自主將頻譜與天線情況的數(shù)據(jù)完成收集，還需根據(jù)這些數(shù)據(jù)完成整體研究。在這之后還應(yīng)該對獲取的信息實現(xiàn)可視化管理。這個任務(wù)完成之后，就會自然而然的進行其它的工作，一直到全部的工作完全完成，除非是使用者自己強行終結(jié)，工作完成后，就會自動產(chǎn)生監(jiān)測報告及數(shù)據(jù)。而手動的時候，工作的原理并沒有什么不同，知識系統(tǒng)禁止進行來回反復(fù)監(jiān)察，其往往形成的是交互性的監(jiān)測氛圍，對于安排的工作被完成之后，只有使用者提供指令才會繼續(xù)工作。

三、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備

（一）動態(tài)庫技術(shù)

系統(tǒng)規(guī)劃的時候就已經(jīng)想到應(yīng)該將監(jiān)測儀表及天線控制器聯(lián)合在一起，但這些和設(shè)施及接口有關(guān)，所以為實現(xiàn)更新的便利性，把這兩個都放在動態(tài)庫技術(shù)中，如果系統(tǒng)與別的設(shè)施聯(lián)合以及產(chǎn)生改變，就可以只修改相對的動態(tài)庫，不用對主程序進行修改，以此來保全更新及維護的便利性，使其可以增加更多功能。

（二）VC操作WORD技術(shù)

對于監(jiān)測結(jié)束產(chǎn)生報告期間，使信息擁有規(guī)范性及能修改的特點，來顯示報告的莊重，而且可以表現(xiàn)監(jiān)測報告作者自己特點，在監(jiān)測報告生成時，需要擁有國家無線電管理委員會所制定的規(guī)則體現(xiàn)，以及讓使用者能夠改變說明，規(guī)劃時需要把報告的規(guī)范樣式用WORD模板完成存儲，監(jiān)測點的基本信息、數(shù)據(jù)、結(jié)果和研究的想法在報告中形成的時候，系統(tǒng)需要自動控制WORD文檔，讓整個過程更加智能化。

（三）并行處理技術(shù)

因為頻譜監(jiān)測的時候，天線控制器應(yīng)該持續(xù)傳送搜羅到的信息，而搜羅信息應(yīng)該完成理解、計算、形狀規(guī)劃以及結(jié)果呈現(xiàn)，所以對于保護系統(tǒng)實時性的特點，應(yīng)該把信息搜羅和研究過程一起解決，系統(tǒng)對其傳達指令之后，就已經(jīng)開始等著機器傳回來的信息，傳回后就可以實行適當(dāng)處置，而機器的工作只有把搜羅的信息傳回系統(tǒng)就可以。

（四）低噪聲放大器

因為臺站的工作需求使得它的頻段越來越向高頻發(fā)展，所以監(jiān)測系統(tǒng)所探查的領(lǐng)域必須超過3GHz，根據(jù)目前頻譜運用情形及前進走向可以知道，所探查的領(lǐng)域能夠達到18GHz，但是，高頻端無線電信號在傳送時候損失很多，所以可以探查的信號很小，甚至基本探查不到，因此把探查的信號利用低聲噪放大器把其擴大是十分必要的，下一步再交與監(jiān)測儀表，就能夠十分清楚地辨認出信號。是以采用的低聲噪放大器應(yīng)該需要達到18GHz之下頻段的探查條件，正常情況下需要增益效果為55dB以上。

（五）驅(qū)動電機

驅(qū)動電機作為操縱天線水平與俯仰轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵部分，其對于天線轉(zhuǎn)動牢固性及精確度有很大作用，而且，因為探查時在正常情況下在外面完成，還往往需要運輸機器，所以，可信任的、牢固的、耐用的驅(qū)動機十分必要。在野外進行工作的時候，天氣變化快、環(huán)境也不好，所以還需要想到防水、防塵等要素，以免降低了驅(qū)動機的性能。

無線電頻譜檢測與分析系統(tǒng)規(guī)劃的主要原因就是希望可以對在頻譜監(jiān)測的時候出現(xiàn)的問題進行修正，系統(tǒng)在規(guī)劃的時候就需要追求使用時簡單方便的特點，達到這些，就可以越來越顯示系統(tǒng)優(yōu)點與功能，從實踐的方面看，這個系統(tǒng)設(shè)計可以完成無線電部門的任務(wù)。