一种射频记录仪及机箱的制作方法

1.本发明涉及电子测量仪器技术领域，具体而言，涉及一种射频记录仪及机箱。


背景技术：

2.目前的射频记录仪主要从设备的正确性、健壮性两个方面体现。射频记录仪应用于外场，使用环境苛刻。在设计中，一方面，设备在交付前应该经过反复测试及相关环境试验，保证长期的正常运转；另一方面，设备必须有足够的健壮性，在发生意外的软、硬件故障等情况下，能够很好地处理并给出错误报告，并且能够得到及时的恢复，减少不必要的损失。电磁辐射在空间、时间、频谱和功率上交叉重叠，瞬息万变，难以把握，而射频记录仪工作时容易受到电磁辐射干扰，对于发射功率毫瓦级充其量不过瓦级的射频识读设备而言，在动辄几十瓦上百瓦的大功率通信设备面前，如何保证其工作的可靠性成为一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种射频记录仪及机箱，可有效保证工作的可靠性。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本发明实施例提供一种射频记录仪，包括射频接收模块、下变频器、信号采集模块、存储器以及控制单元；上述射频接收模块与上述下变频器连接，上述下变频器还与上述信号采集模块连接，上述信号采集模块还与上述存储器连接；上述射频接收模块、下变频器、信号采集模块和存储器还分别与上述控制单元连接。
6.本射频记录仪的工作原理如下：
7.本射频记录仪基于模块化架构搭建，采用高度集成的集成电路，降低体积功耗，遵循“适用、可靠、先进、经济”的原则，构成功耗低、体积小和功能强大的射频记录仪。设备射频频率覆盖范围为100mhz～6ghz，支持最大信号带宽为100mhz，在最大信号带宽下能够持续不间断完成信号采集记录功能。经过射频接收模块调理后的模拟信号经过信号采集模块(信号采集模块包括adrv9009芯片)直接下变频后，并通过adrv9009内部的信号采集模块采集，数字信号可直接存储至固态存储卡(存储器)。存储器负责将数字信号采用高速接口gth方式把高带宽数据实时的记录到硬件阵列上。控制单元通过以太网或pcie实现人机交互界面对设备进行操作与控制。
8.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该射频记录仪还包括前级功放单元，上述前级功放单元与上述射频接收模块连接。
9.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该射频记录仪还包括滤波单元，上述滤波单元与上述前级功放单元连接，上述滤波单元还与上述下变频器连接。
10.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述射频接收模块包括低噪声放大器lna、程控衰减器、射频声表面滤波器saw、射频开关，上述低噪声放大器lna与上述程控衰减
器连接，上述程控衰减器经过上述射频开关与上述射频声表面滤波器saw连接。
11.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该射频记录仪还包括外部接口，上述外部接口用于与外部设备连接。
12.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述外部接口包括射频接收接口、射频发射接口、usb接口和电源接口。
13.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述信号采集模块包括adc采集单元和dac采集单元，上述adc采集单元用于采集模拟信号并将采集的模拟信号转换为数字信号；上述dac采集单元用于采集数字信号并将采集的数字信号转换为模拟信号。
14.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述下变频器还与上述adc采集单元连接，上述adc采集单元还与上述存储器连接。
15.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该射频记录仪还包括回放单元、上变频器和射频发射模块，上述回放单元与上述dac采集单元连接，上述dac采集单元还与上述射频发射模块连接。
16.第二方面，本发明实施例提供一种机箱，包括机箱本体，上述机箱本体内设置有如第一方面中任一项上述的射频记录仪。
17.本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
18.本发明实施例提供一种射频记录仪及机箱，本射频记录仪基于模块化架构搭建，采用高度集成的集成电路，降低体积功耗，遵循“适用、可靠、先进、经济”的原则，构成功耗低、体积小和功能强大的射频记录仪。设备射频频率覆盖范围为100mhz～6ghz，支持最大信号带宽为100mhz，在最大信号带宽下能够持续不间断完成信号采集记录功能。经过射频接收模块调理后的模拟信号经过adrv9009直接下变频后，并通过adrv9009内部的信号采集模块采集，数字信号可直接存储至固态存储卡(存储器)。存储器负责将数字信号采用高速接口gth方式把高带宽数据实时的记录到硬件阵列上。控制单元通过以太网或pcie实现人机交互界面对设备进行操作与控制。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明实施例一种射频记录仪的原理图；
21.图2为本发明实施例一种射频记录仪中射频接收模块的原理图。
22.图标：100、射频接收模块；200、下变频器；300、信号采集模块；400、存储器；500、前级功放单元；600、滤波单元；700、回放单元；800、上变频器；900、射频发射模块。
具体实施方式
23.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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
27.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
29.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
30.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.实施例
32.如图1所示，第一方面，本发明实施例提供一种射频记录仪，包括射频接收模块100、下变频器200、信号采集模块300、存储器400以及控制单元；上述射频接收模块100与上述下变频器200连接，上述下变频器200还与上述信号采集模块300连接，上述信号采集模块300还与上述存储器400连接；上述射频接收模块100、下变频器200、信号采集模块300和存储器400还分别与上述控制单元连接。
33.进一步地，上述信号采集模块300包括adc采集单元和dac采集单元，上述adc采集单元用于采集模拟信号并将采集的模拟信号转换为数字信号；上述dac采集单元用于采集数字信号并将采集的数字信号转换为模拟信号。
34.进一步地，上述下变频器200还与上述adc采集单元连接，上述adc采集单元还与上述存储器400连接。
35.进一步地，该射频记录仪还包括回放单元700、上变频器800和射频发射模块900，上述回放单元700与上述dac采集单元连接，上述dac采集单元还与上述射频发射模块900连接。
36.本射频记录仪的工作原理如下：
37.本射频记录仪基于模块化架构搭建，采用高度集成的集成电路，降低体积功耗，遵循“适用、可靠、先进、经济”的原则，构成功耗低、体积小和功能强大的射频记录仪。设备射频频率覆盖范围为100mhz～6ghz，支持最大信号带宽为100mhz，在最大信号带宽下能够持续不间断完成信号采集记录功能。经过射频接收链路调理后的模拟信号经过adrv9009直接下变频后，并通过adrv9009内部的adc采集，数字信号可直接存储至固态存储卡。同时，该设备配备了信号回放扩展功能，在信号回放模式下，存储的数字信号直接加载到adrv9009内部dac模块，经过直接上变频处理后送入射频发射板，从而实现连续不间断的信号回放。存储器400负责将数字信号采用高速接口gth方式把高带宽数据实时的记录到硬件阵列上。控制单元通过以太网或pcie实现人机交互界面对设备进行操作与控制。
38.本发明的高性能通用硬件平台各分系统功能相对独立，交互采用标准接口，便于功能独立组件开发与升级；硬件平台计算单元选用以高性能cpu和fpga等处理器为核心；高速数据总线与板卡芯片选型，既满足当前通信信号模拟设备的要求，也能够满足可遇见的未来的功能扩展与性能升级的要求，以尽量扩展硬件的生命周期。另外配备2个s频段全向小天线及电缆。
39.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该射频记录仪还包括前级功放单元500，上述前级功放单元500与上述射频接收模块100连接。
40.进一步地，该射频记录仪还包括滤波单元600，上述滤波单元600与上述前级功放单元500连接，上述滤波单元600还与上述下变频器200连接。
41.射频接收模块100依次经前级功放单元500、滤波单元600后负责将微信号送入adrv9009，再经adrv9009采集与基带波形处理等核心功能组件实现。通过前级功放和滤波可获取到更为精准的目标信号。
42.如图2所示，基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述射频接收模块100包括低噪声放大器lna、程控衰减器、射频声表面滤波器saw、射频开关，上述低噪声放大器lna与上述程控衰减器连接，上述程控衰减器经过上述射频开关与上述射频声表面滤波器saw连接。上述程控衰减器、射频声表面滤波器saw、射频开关均设有多个，可以进一步保证对信号获取的精准度。
43.低噪声放大器lna是射频接收机前端的第一个有源放大级，对接收机总的噪声系数起到决定性的作用。其主要工作是将接收到的射频信号放大的同时，自身不能引入过多的噪声。它的增益应该足够大以消弱后级电路噪声对信号的影响。选用100m
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6000mhz频率范围内噪声系数低于2db，增益15～20db，通过链路预算，使得接收机链路整体噪声系数控制在3～6db。另外，低噪声放大器lna最大输入功率电平为 30dbm，使得整机满足最大输入电平大于 10dbm的技术要求。
44.射频声表面滤波器saw的主要作用是实现选频带通滤波作用，使对系统有用的信号接收进接收链路。本接收机通过使用多组saw组合的方式，使100m
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6000mhz频率范围内的信号分段被接收。saw滤波器一般插入损耗约在5db。
45.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该射频记录仪还包括外部接口，上述外部接口用于与外部设备连接。
46.进一步地，上述外部接口包括射频接收接口、射频发射接口、usb接口和电源接口。
47.通过各个外部接口可实现本射频记录仪与外部设备的连接，通过电源接口对接外部充电设备，进而进行充电。
48.第二方面，本发明实施例提供一种机箱，包括机箱本体，上述机箱本体内设置有如第一方面中任一项上述的射频记录仪。
49.上述第一方面中的各个模块或者单元全部集成在一台便携型机箱内。记录射频信号时，外接配备的简易天线或用电缆连接至其它设备的天线输出端，通过操作界面完成频点等参数设置，手动开始和停止记录。回放射频信号时，外接配备的简易天线，通过操作界面选择存储的数据文件并设置输出功率等参数，手动开始和停止回放。
50.射频记录仪整体结构是一个便携式的机箱，机箱内部由宽带射频输入模块、中频采集模块、存储模块、通信模块、供电等组成(请问这些模块与前面提到的单元或者模块有什么关系，若是一样的，请保持全文名称统一)。其主要部件为腔体、印制板。腔体加工采用数控机床铣削加工，在选材方面，腔体采用3a21铝合金材料，外盖板选用铝5052铝合金材料，两种材料机械加工性能好，切削性能好。腔体结构精度设计合理，易加工。腔体表面处理，采用本色导电氧化，这种工艺属于行业通用成熟工艺，加工难度小，工艺稳定、参数可控。
51.工艺要求执行sj20527a
‑
2003，主要装配工艺有：微装烧结、金丝键合、手工焊接、回流焊接、螺钉装配、激光封焊封盖等工艺，这些工艺均为公司内成熟通用工艺，无禁限用工艺。
52.综上，本发明的实施例提供一种射频记录仪及机箱，基于模块化架构搭建，采用高度集成的集成电路，降低体积功耗，遵循“适用、可靠、先进、经济”的原则，构成功耗低、体积小和功能强大的射频记录仪。设备射频频率覆盖范围为100mhz～6ghz，支持最大信号带宽为100mhz，在最大信号带宽下能够持续不间断完成信号采集记录功能。经过射频接收链路调理后的模拟信号经过adrv9009直接下变频后，并通过adrv9009内部的adc采集，数字信号可直接存储至固态存储卡。同时，该设备配备了信号回放扩展功能，在信号回放模式下，存储的数字信号直接加载到adrv9009内部dac模块，经过直接上变频处理后送入射频发射板，从而实现连续不间断的信号回放。存储器400负责将数字信号采用高速接口gth方式把高带宽数据实时的记录到硬件阵列上。控制单元通过以太网或pcie实现人机交互界面对设备进行操作与控制。
53.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/
或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
54.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
55.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器400(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器400(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
56.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
57.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。