一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置的制作方法

技术特征：
1.一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，包括：宽带天线(1)，其用于接收外部宽带信号并且传输至宽带信号功率调整模块中(2)；宽带信号功率调整模块(2)，其首先对所述外部宽带信号进行低噪声放大，然后再将放大后的信号分成多路信号传输至分段变频模块(3)中；分段变频模块(3)，其包括依次连接的分段滤波模块(301)、定向耦合模块(302)以及分段混频模块，所述分段滤波模块(301)包括多组并联的滤波器，相应的，所述定向耦合模块(302)包括多组并联的定向耦合器，其中，首先所述分段变频模块(3)对所述多路信号进行分频段处理，针对不同频段，分别进行滤波处理，然后将滤波后的多路信号分别传输到对应的定向耦合器中，接着所述定向耦合器将其输出的耦合信号传输至联合检波模块(4)，同时将其输出的直通信号传输至所述分段混频模块中，最后所述分段混频模块将直通信号进行分频段下变频处理生成中频信号，再将中频信号传输至开关/合路选择模块(5)中；联合检波模块(4)，其对所述耦合信号进行快速检波处理，判断各分频段内是否有信号，将检波结果传输至基于ai的sdr处理模块(8)中，其中，所述基于ai的sdr处理模块(8)根据该检波结果生成所述开关/合路选择模块(5)的逻辑控制信号；梳状谱本振模块(6)，其根据低频参考信号生成高频本振信号，再对该高频本振信号进行放大，为所述分段混频模块提供本振驱动信号；开关/合路选择模块(5)，其根据所述基于ai的sdr处理模块(8)发出的逻辑控制信号来对所述中频信号进行处理，其中，若在分段滤波中只检测出某一个频段有信号，则该频段信号经合路直接输出至中频处理模块(7)进行处理；若在分段滤波中检测出两个或两个以上频段内有信号，则有信号的频段经开关采用切换的模式进行分段处理；中频处理模块(7)，其对经过所述开关/合路选择模块(5)开关处理后的中频信号进行调节，其中，对大于sdr处理器模块(8)最大可接收功率的信号进行可控衰减，对于小于sdr处理器模(8)块最小可检测功率的信号进行信号放大处理，再将调节后的信号传输至sdr处理器模块(8)中；基于ai的sdr处理模块(8)，其对所述中频处理模块(7)输出的信号进行采样和预处理，获得基带处理数字信号，再通过pc机对数据进行ai处理，实现对信号的监测和识别。2.根据权利要求1所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述宽带信号功率调整模块，其包括低噪声放大器(201)和一分多功分器(202)，其中，所述低噪声放大器(201)将从宽带天线(1)接收到的信号进行放大，然后一分多功分器(202)将放大后的宽带接收信号分成多路信号并行传输到分段变频模块(3)。3.根据权利要求2所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述分段混频模块，其包括混频器(303)和功分器(304)，其中，所述混频器(303)根据所述梳状谱本振模块(6)输入的本振驱动信号，对直通信号进行下变频生成中频信号，再将中频信号通过功分器(304)进行功分处理，分别传输到所述开关/合路选择模块(5)中的单刀多掷开关(501)和合路器(502)。4.根据权利要求3所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述梳状谱本振模块，其包括依次连接的梳状谱发生器(601)和放大器(602)，所述梳状谱发生器(601)包括本振参考激励源a、偏置电路b、输入匹配电路c、阶跃恢复二极管脉冲发生器d、谐振回路e和窄带带通滤波器f，其中，
本振参考激励源a的输入信号依次经过偏置电路b、输入匹配电路c和阶跃恢复二极管脉冲发生器d后，再经过谐振回路e产生梳状谱，然后通过一个窄带带通滤波器f，得到各频段所需要的本振信号，最后通过放大器(602)对梳状谱本振信号进行放大以达到混频器(303)驱动要求。5.根据权利要求4所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述联合检波模块(4)，其包括多组检波二极管(401)，所述的多组检波二极管(401)，对定向耦合器传输的耦合信号进行快速检波处理。(联合sdr与检波模块进行逻辑判断)。6.根据权利要求5所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述开关/合路选择模块(5)还包括：单刀双掷开关(503)，其中，该开关/合路选择模块(5)的具体控制逻辑为：当检测到单路信号时，单刀双掷开关(503)选择合路器(502)，将单路信号传输到中频处理模块(7)，然后再传输到sdr处理模块(8)中进行数据采集；当检测到多路信号时，单刀双掷开关(503)选择单刀多掷开关(501)，逐个将单路有效信号传输到中频处理模块(7)进行处理，然后传输到sdr处理模块(8)中进行数据采集，直至采集完所有有效信号为止。7.根据权利要求6所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述中频处理模块(7)，其包括依次连接的中频放大器(701)、中频滤波器(702)、中频放大器(703)以及数控衰减器(704)；其对经过开关选择后的中频信号进行放大和滤波处理，并对输入信号功率进行有效控制。8.根据权利要求7所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述基于ai的sdr处理模块(8)，其工作频率范围为0.07ghz～6ghz，并且其配置有经过预训练的深度学习网络，具体包括：搭建卷积神经网络，该网络由六个卷积层和一个全连接层组成；采集信号数据构建数据集，再按照9:1的比例，将数据集划分为训练集和测试集；使用所述训练集对所述卷积神经网络进行迭代训练，以改变网络的模型结构和模型参数；当所述卷积神经网络通过了所述测试集的测试后，固定其模型结构和模型参数，得到所述经过预训练的深度学习网络。9.根据权利要求7所述的一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，其特征在于，所述一分多等分功分器(202)与合路器(502)，其工作频率范围达到5ghz～18ghz。

技术总结
本发明公开了一种快速宽带动态智能频谱监测的实验装置，包括：宽带天线，宽带信号功率调整模块，分段变频模块，联合检波模块，梳状谱本振模块，开关/合路选择模块，中频处理模块，基于AI的SDR处理模块。本发明使用分频段和下变频、联合检波处理实现对SDR设备可处理频带的扩展，并结合AI技术对频谱实现智能动态监测和识别，本发明具有低成本、低延迟、宽频带、智能化、实时性和灵活配置等优势，同时实现了一套硬件完成对多种信号的高效监测和识别。套硬件完成对多种信号的高效监测和识别。套硬件完成对多种信号的高效监测和识别。


技术研发人员：田玲 洪伟 张念祖 严旻宇 王小康 杨晨 王海龙 陈希 景康祺
受保护的技术使用者：网络通信与安全紫金山实验室
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/4/1