一种无线电发射设备监测系统及方法 技术领域 本发明关于无线电通信领域， 特别是关于无线电设备的监测， 具体的讲是一种无 线电发射设备监测系统及方法。
背景技术 现有的无线电发射设备探测技术， 主要依靠监测接收机接收无线电发射设备的射 频信号， 根据接收到其在特定频段的发射信号， 来判断设备是否存在， 进而进行定位和分析 工作。接收系统一般包括天线、 接收机等设备。
现有的探测技术的局限性在于， 在某些特定场合时， 当无线电发射设备没有发射 射频信号时， 即使它处于待机状态， 也无法探测到发射设备的存在。
发明内容 本发明实施例提供了一种无线电发射设备监测系统， 所述的无线电发射设备监测 系统包括 ：
高增益方向性天线， 用于接收被监测的无线电设备的本振泄漏信号 ；
频率数据存储装置， 用于存储不同类型的无线电发射设备对应的本振泄漏频率 ；
监测接收机， 根据所述频率数据存储装置中存储的被监测的无线电设备类型对应 的本振泄漏频率确定所述监测接收机的工作频率， 对无线电设备的本振泄漏信号进行监 测。
此外， 本发明还公开了一种无线电发射设备监测方法， 该方法包括 ：
采集被监测的无线电发射设备的发射信号 ；
预先存储不同类型的无线发射设备对应的本振泄漏频率 ；
根据预先存储的被监测的无线电发射设备的类型对应的本振泄漏频率作为工作 频段， 根据确定的工作频段对被监测的无线电发射设备的本振泄漏信号进行监测。
本发明通过对无线电发射设备的本振泄漏信号的监测， 判断无线电发射设备存 在。 只要无线电发射设备处于开机加电状态， 即使没有主动发射无线电射频信号， 也可以通 过接收其本振的泄漏信号检测到无线电发射设备的存在。在考试无线电作弊、 频率管制以 及其他不允许公开使用无线电发射设备的场合， 采用本发明可以成功探测到处于待机未发 射状态的无线电发射设备， 当无线电设备发射射频信号时， 也可以作为接收射频信号的辅 助手段对无线电发射设备进行分析和定位。
为让本发明的上述和其他目的、 特征和优点能更明显易懂， 下文特举较佳实施例， 并配合所附图式， 作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为本发明公开的无线电发射设备监测系统的结构框图 ；
图 2 为现有技术的超外差接收机结构示意图 ；
图 3 为本发明实施例中推导 SNIR 示意图 ；
图 4 为对讲机开机时本振泄漏出现的的瀑布图 ；
图 5 为测试时对讲机射频发射情况的瀑布图， 与图 4 时间同步 ；
图 6 所示为对讲机关机是本振泄漏消失的瀑布图 ；
图 7 为测试时刻对讲机射频发射情况的瀑布图， 与图 6 时间同步 ；
图 8 为对讲机射频发射期间本振泄漏消失的瀑布图 ；
图 9 为测试时刻对讲机射频发射情况的瀑布图， 与图 8 时间同步 ；
图 10 为对讲机开机是本振泄漏出现的瀑布图 ；
图 11 为测试时刻射频发射情况的瀑布图， 与图 10 时间同步 ； 具体实施方式
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， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做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。
本发明公开了一种无线电发射设备监测系统， 如图 1 所示， 该系统包括 ： 高增益方 向性天线 101， 用于接收被监测的无线电设备的本振泄漏信号 ； 频率数据存储装置 102， 用 于存储不同类型的无线电发射设备对应的本振泄漏频率 ； 监测接收机 103， 用于对无线电 设备的本振泄漏信号进行监测， 并且根据频率数据存储装置中存储的被监测的无线电设备 类型对应的本振泄漏频率确定监测接收机 103 的工作频率。 同时， 本发明的无线电发射设备监测系统还包括 ： 低噪声放大器 104， 用于对高增 益方向天线接收到的本振泄漏信号进行低噪声放大处理。
现有技术中， 很多通信设备都采用经典的超外差接收机的方式。其主要思想利用 本地产生的振荡波与输入信号混频， 将输入信号频率变换为某个预先确定的频率。这种接 收方式的性能优于高频 ( 直接 ) 放大式接收， 所以至今仍广泛应用于远程信号的接收， 并且 已推广应用到各方面， 超外差接收机的主要结构图如图 2 所示。本发明技术方案利用频谱 仪或监测接收机对非法接收机在待机的状态下对其本振泄漏信号进行监测， 从而达到在某 些特殊场景下的无线电监管的目的。
根据上述超外差接收机的结构图可知， 混频器和本振相结合提供一外差功能， 将 输入信号差拍为一固定中频。 通过改变本振的频率进而实现对不同射频信号的接收。 因此， 固定中频表达式如下 ：
fIF ＝ fRF-fLo
其中， fLo 为本振频率， fRF 为射频信号的载频， fIF 为中频。
对于本振泄漏频率 fLo ＝ fRF-fIF。因此， 建立本振泄漏频率数据库， 需要预先对无 线电发射设备的使用频率和固定本振频率进行信息统计。
发射机的使用频率可根据国家无线电管理部门所发布的相关规定进行统计。 比如 针对公共对讲、 移动通信系统都有自己专属频率。因此， 在不同频段， 可根据相应的规定建 立该频段的无线电发射设备的发射频率数据库。
对于发射机的中频而言， 由于无线电发射设备类型不同、 厂家不同， 导致有一定的 差别。因此。调研不同类型、 不同厂家的产品的中频信息。从而在不同频段建立相应的发 射机的中频数据库。
本发明实施方式根据无线电发射设备的本振频率和发射频率、 中频的关系建立本 振泄漏频率数据库， 预先存储在频率数据存储装置中， 为频谱仪或监测接收机提供工作的 频段信息。
由于监测对象的不同， 因此， 根据对象所工作频段、 工作方式合理的选择本发明系 统的前端配置非常重要。如公共对讲机工作在 150MHz、 450MHz， GSM 手机工作在 900MHz、 1800MHz， 3G 手机工作在 2GHz 附近等等。本发明的实施方式， 根据监测对象， 即监测设备的 类型， 从预先存储不同类型无线电发射设备对应的本振泄漏频率的频率数据存储装置中的 查询相应的本振泄漏频率数据信息， 从而可以选择接收天线和低噪声放大器的类型、 频段 等信息， 从而保证有效的接收到被监测设备的信号。 同时， 本发明的无线电发射设备监测系统还包括 ： 微弱信号滤波模块 105， 用于对 接收到的发射信号进行微弱信号处理， 提高所述的发射信号的信噪比。
在本发明实施例中监测的是无线电发射设备的本振泄漏信号， 信号大小比较微 弱， 而且现有技术中无线电电磁环境相对复杂， 在被监测的频段里， 除了本振泄漏的单载波 信号， 同时， 存在其他类型的信号。 因此， 为了提高信噪比和适应信号复杂的情况， 本发明实 施例中利用目前热门的信号处理理论进行信号检测方面的研究， 通过微弱信号处理的方式 来提高监测信号的信噪比， 同时， 在微弱信号检测的基础上， 对其他类型的信号进行滤波处 理。
先从信号处理系统的信噪比改善来简单地论述一下微弱信号检测的原理。 信噪比 改善的定义为 ： SNIR ＝输出功率信噪比 / 输入功率信噪比。现在以输入系统的噪声为白噪 声 ( 电阻噪声 ) 时来讨论 SNIR 的表达式。
如图 3 所示， 为推导 SNIR 示意图， 在图 3 中设信号处理系统的输人信号电平和输 出信号电平分别为 Vsi 和 Vso， 输人噪声为白噪声， 其噪声带宽为 Bi， 噪声功率谱密度为 Sni，
则输人噪声的均方值为若系统的电平增益为 Kv(f)， 系统的噪声等效带宽为 Be，则输出噪声的均方值为 ：
其中 Kv0 ＝ Vs0/Vsi， 于是可得到系统的 SNIR 为 ：
由上式可以看到， 信号处理系统的信噪比改善等于输入 ( 白 ) 噪声带宽与系统的 噪声等效带宽之比。因此， 减少系统的噪声等效宽度便可以提高系统的输出信噪比。对于 信噪比小于 1 的被噪声淹没的信号， 只要信号处理系统的噪声等效带宽做得很小， 就可以 将信号 ( 或信号携带的信息 ) 从噪声中提取出来， 这就是通常的微弱信号检测的指导思想 之一。
同时， 本发明公开了一种无线电发射设备监测方法， 该方法包括 ： 采集被监测的无 线电发射设备的发射信号 ； 预先存储不同类型的无线发射设备对应的本振泄漏频率 ； 根据
被监测的无线电发射设备的类型选择对应的本振泄漏频率作为工作频段， 根据所述工作频 段对被监测的无线电发射设备的发射进行监测。
采用本发明公开无线电发射设备监测系统及方法， 当无线电发射设备处于开机加 电状态， 即使没有主动发射无线电射频信号， 也可以通过接收其本振的泄漏信号来检测到 无线电发射设备的存在。不需要对现有的无线电探测系统进行过多改动， 仅需建立本振泄 漏信号频率数据库即可成功实施。
下面结合具体的实施方式对本发明技术方案做进一步详细说明 ：
2011 年 4 月， 采用 Motorola CP1300 型对讲机作为发射设备， 采用简易杆状天线作 为接收天线， 采用 Tekronix RSA6114 实时频谱分析仪作为接收设备， 进行了验证性实验。
实 验 中，对 Motorola CP1300 型 对 讲 机 的 信 道 1(435.125MHz) 和 信 道 3(479.875MHz) 发射时， 其对应的本振泄漏信号进行了采集和比对。分析结果表明， 该型号 的对讲机的射频发射频率与本振泄漏频率之间相差为该对讲机的中频 (45.1MHz)， 为固定 数值。
测试瀑布图如图 4、 图 5 所示， 横轴为频率， 纵轴为时间， 图 4 为对讲机开机时 本振泄漏出现， 图 5 为测试时对讲机射频发射情况， 当对讲机设备加电开机后， 尽管射频 (435.125MHz) 没有发射信号， 但在其本振泄漏频率 (390.025MHz) 处可以接收到明显的本 振泄漏信号， 该信号在开机初始 19 秒左右为连续发射， 之后为断续发射。
如图 6 所示为对讲机关机时本振泄漏消失， 图 7 为测试时刻对讲机射频发射情况， 由图 6、 图 7 可知， 在射频 (435.125MHz) 没有发射信号的情况下， 当对讲机设备关机后， 在其 本振泄漏频率 (390.025MHz) 处的本振泄漏信号立即消失。
图 8 为对讲机射频发射期间本振泄漏消失， 图 9 为测试时刻对讲机射频发射情况。 由图 8、 图 9 可知， 在射频 (435.125MHz) 发射信号的情况时， 在其本振泄频率 (390.025MHz) 处的本振泄漏信号无法再测试到， 但本振泄漏频段底噪有所抬升 ； 当射频 (435.125MHz) 停 止发
射信号的情况时， 在其本振泄漏频率 (390.025MHz) 处的本振泄漏信号重新出现。
图 10 为对讲机开机时本振泄漏出现， 图 11 为测试时刻射频发射情况， 由图 10、 图 11 可 知， 将 对 讲 机 发 射 频 率 更 换 到 479.875MHz 后， 其本振泄漏频率也相应变化为 434.775MHz， 本振泄漏信号依然可以检测到。
对测试情况进行分析总结， 可以看出， 对讲机的本振泄漏信号与其发射的射频信 号频率之间存在固定关系， 两者之差为对讲机的中频 (45.1MHz)， 且本振泄漏频率在对讲机 开机并不发射的情况下可以被检测到。
本发明提出了一种通过无线电发射设备的本振泄漏信号探测无线电发射设备存 在的方法。 只要无线电发射设备处于开机加电状态， 即使没有主动发射无线电射频信号， 也 可以通过接收其本振的泄漏信号检测到无线电发射设备的存在。在考试无线电作弊、 频率 管制以及其他不允许公开使用无线电发射设备的场合， 采用本系统可以成功探测到处于待 机未发射状态的无线电发射设备 ； 当无线电设备发射射频信号时， 也可以作为接收射频信 号的辅助手段对无线电发射设备进行分析和定位。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想 ； 同时， 对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。