[发明专利]一种极低频透地电磁信号的实时监测方法

说明书

本发明设计了一种极低频电磁信号的实时监测方法，能够实时接收极低频透地电磁信号，通过对该电磁信号进行放大、采集、处理，实现对极低频透地电磁信号的监测，包括以下步骤：部署探测阵、放大电场信号、采集电场信号、处理电场信号，它可以利用探测阵对信号源如极低频透地电磁通信发射设备、水下航行目标等发射的极低频透地电磁信号进行实时监测，具有实时性强、作用距离远的优点。

技术领域

本发明适合用于在大范围区域内对信号源(如极低频透地电磁通信发射设备、水下航行目标等)发射的极低频透地电磁信号的实时监测，具体涉及一种极低频透地电磁信号的实时监测方法。

技术背景

极低频透地电磁波是利用大地作为通信媒介的一种通信方式，该电磁波的波长长，传播损耗低，传播距离远，因此特别适用于低速率低带宽信号的远距离传输。目前，已有部分国家利用利用极低频透地电磁信号特性进行远距离通信，实现对预置的水下装备或目标的远距离唤醒和控制；此外，船只和水下航行目标在航行时产生的轴频电场，其部分能量渗透至水底，以极低频透地电磁波的形式向远处传播。因此，对于极低频透地电磁信号进行实时监测具有重要的军事意义，然而目前尚无精确实时检测极低频透地电磁信号的方法。

发明内容

本发明设计了一种极低频透地电磁信号实时监测方法，利用探测阵实时接收信号源如极低频透地电磁通信发射设备、水下航行目标等发射的极低频透地电磁信号，通过对该电磁信号进行放大、采集、处理，实现对极低频透地电磁信号的实时监测。

本发明的实现方式如下：

一种极低频透地电磁信号的实时监测方法，能够实时接收极低频透地电磁信号，通过对该电磁信号进行放大、采集、处理，实现对极低频透地电磁信号的监测，包括以下步骤：

步骤一，部署探测阵：利用多个电场传感器部署成n个独立的探测通道，对信号源发射的频率为f电磁信号进行探测；

步骤二，放大电场信号：利用全差分超低噪声电压放大器对纳伏级别的极微弱电场信号进行前置放大；

步骤三，采集电场信号：信号采集模块对各个通道的电场传感器之间的电压差进行采集，并通过数字输出通信接口与DSP相连，传输原始数据至DSP模块进行处理；

步骤四，处理电场信号：对每个通道的极低频透地电场信号s_i，利用FFT进行时频域转换后进行频谱分析。

进一步的，每两个电场传感器组成一个探测通道，采用4个电场传感器组成2个独立的探测通道。

进一步的，放大电场信号中采用的为全差分超低噪声电压放大器，所述放大器的放大电路通道数与探测阵探测通道数相同。

进一步的，所述放大器采用新型电路拓扑结构与精密电子元器件组成，

进一步的，采用新型带宽补偿电路对放大器进行带宽补偿，所述放大器电路内部包括有保护电路及第二级增益可变电路。

进一步的，信号采集模块由24bit高精度AD芯片和FPGA芯片组成。

进一步的，所述信号采集模块的模拟输入端采用差分形式，输入通道之间互相隔离。

进一步的，在电路布局上将数字元器件与模拟元器件分开，AD芯片与FPGA之间通过隔离电路连接，电源部分内置隔离电源。

进一步的，采用DSP模块对采集信号进行处理，利用FFT进行时频域转换后进行频谱分析，FFT时间窗口长度为T，一般可取为10至50秒，在已知信号源发射的信号频率为F_t，检测分辨率设置为Δf的条件下，若SNR满足：