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拆解中星世通公司CS-610单极化监测站测向处理器(硬件与拆解部分)
彭 子铭
摘要:本文针对中星世通公司生产的CS-610单通道无线电监测测向系统的主要部件——监测测向主机(测向处理器)做一拆解以搞清这一测向体制在实际工程的应用。

写在前面:本文仅做拆解和技术分析,用于了解相关干涉仪测向技术和原理,禁止用于任何逆向工程和其他侵犯专利和著作权的非法行为,因为此类行为导致严重后果的,作者不承担任何责任。


前言:

这台机器来历比较有意思,是从闲鱼来的,6月15日左右,在闲鱼上闲逛,突然发现一个新发布的机器,竟然只要600块,我十分震惊,托一位西电的朋友——BI9AAZ帮忙购买,也非常感谢他在购机前后的付出。

另外,这台机子到货当天,我早上去抽血,然而这机子非常沉重(12kg)我在搬机子上电梯的时候,这机器重摔了,非常严重(如图)

IMG_8570.jpeg

随后开盖,当时吓一大跳,因为机子是用的希捷硬盘,好在数据全部倒出来了,无大碍。


这些图片是陆陆续续拆解才拍摄的,所以背景一直在变,不影响拆解内容


准备:

干涉仪测向的实质就是利用无线电信号在天线元间产生的相位关系来确定无线电信号的方位[1],由于这种系统的精度较好,成本较低,因而在我国早期无线电监测中广为应用,从而产生众多厂家,中星世通公司就是其中一个。本文针对中星世通公司生产的CS-610单通道无线电监测测向系统的主要部件——监测测向主机(测向处理器)做一拆解以搞清这一测向体制在实际工程的应用。



正式的拆解环节:


外观:

整体如图,前面板非常简洁,应该使用金属喷塑。

IMG_8571.jpeg

整个为一机框,其中,上盖板应该是铁镀了别的金属,机框内外的铁通体带点黄色,可能用了阳极氧化或者镀铜。

背面有若干接口,大部分为专用特种航空插头

E2FFD7F33B16AEB1ACC17F24E9C0B557.png

随后拆解,拧下上盖16个螺丝

IMG_8587.jpeg

IMG_9389.jpeg

在找照片发现竟然没有拍上盖打开照片,只有侧面的2张,后面补上。

主板区域和其他部分连线全部使用如图的接线方式,包含电源。

首先能看到2块带有4个信号继电器的板子,一块用了Altera的FPGA,型号如图IMG_9362.jpeg,另外一块用了一个STC的8051单片机,两个芯片都朝着机箱外引出大量走线,STC引到后面的备用接口,FPGA的应该是引到后面的2个有大量针的接口(因为线束非常乱不好观察,很多联排线都接到那里了),一部分是测向控制,还有一部分应该是校正控制

IMG_9361.jpegIMG_9364.jpeg

另外,开盖后发现上面一排五个N连接器只有2个有同轴线连接(IF1,TV),其余的(监测出,监测入,IF2)和GPS天线都无同轴线,这个原因将在下一篇讲解(与监测站类型有关,这是固定站,没有这个配置)

这台机器的IF1,通过下层的一个铝盒(射频前端)进入处理,随后送入一个专门的处理板进行数字处理,输入中频要求是21.4MHz(是R&S公司生产的EM550等接收机的中频,也是一般测向处理器经常使用的中频)

IMG_9353.jpeg

前端处理,使用了铝盒屏蔽,7个螺丝固定(实际8个孔)

IMG_9354.jpeg

板子上方为输入,接接收机输出IF1,进上面一串应该是信号调理匹配,随后进下方三路10M带宽BPF,是个国产货,左下方为电源,似乎还有二极管控制通断。考虑到这只是相当于一个21.4MHz的定频软件接收机(拆到后面才知道),所以前端这样已经可以了。

顺便发现TV线连到这里了IMG_9345.jpeg

竟然是个电视高频头,很惊讶,直接接的就是高频头,线能拔下来,就是老电视常见的口(以前的模拟电视线很常见,印象中有些有线电视还能用来上网)

最上面那里是一个奇怪的小板子,上面还有可拆卸刷程序的芯片,因为缺少拆解工具和治具,不拆了,也没啥看的,我研究了走线,认为原理是这个小板子作为一个小服务器(我也没想到服务器套服务器,下一篇会讲这个东西的工控机也是服务器)控制电视机高频头,然后高频头解调模拟电视信号,通过那根网线连到外面网口2,是一个视频服务器,这个小板子和工控机也有通信,但不知道怎么通的,网线是直接到外面了,几根线都是电源,除了最下面那个小排线进FPGA板。

随后来到FPGA主板的拆解:

IMG_9355.jpegIMG_9356.jpegIMG_9357.jpegIMG_9358.jpegIMG_9360.jpeg

第一张图是这个板子连的2个3.5mm口,可能是用于监听的音频,给了电脑和前面板耳机口

第二张图,一个DC-DC电源转换器,比较少见,还是德州产。

第三第四,是用于信号处理的FPGA和ADC,这也是整个设备最贵的芯片,FPGA立创订货1500+,贸泽订货和得捷4000+到7000+不等,交期39周,ADC得捷2000+,立创和贸泽直接没有

第五,是板子背面图,主要是一部分射频处理,匹配的,也没啥

这个板子原理其实就是ADC和FPGA和RF处理构成零中频接收机,通过高速信号处理送入工控机,然后工控机控制另一片FPGA做天线切换等。

IMG_9359.jpeg

这是FPGA处理板的插口,旁边4*30,直接在工控机主板上,没见过,不知道啥协议。


主要的拆解工作就完成了,其他方面还有部分没提到的点:

1.整机使用的SMA接口,镀金特别厚,这台机器我收回来的时候看了运行日志,从2013年年中设备启用一直到2024年7月18日设备关机报废,再加上我的一通不专业拆解,上面的镀金依旧发亮,部分拆解在地下室,因为漏水,有高湿环境,也是依旧发亮。

2.主机支持220v和24v供电,而且使用了线性电源(2台线性电源)这也是本机为什么重量惊人但是感觉拆解起来不是很重的样子,大部分重量全在那里,估计是线性变压器。

3.附带的说明书给出了这个机器的初始形态:IMG_8602.jpegIMG_8610.jpeg

然而很遗憾,射频切换单元在室外,天线阵也在室外,收废品的师傅只收回来整台机柜,并没有收走天线阵和切换器,这两样东西不幸遗失了,但是还存有测试这些东西的开关盒编码和结构框图,可能有复原的可能,在这里不再展示了。


结论:

通过拆解可知,这种测向处理器主要是通过ADC和FPGA以及RF前端处理构成零中频数字化接收机,处理21.4MHz的接收机中频,通过高速接口将数据送入工控机,并由工控机带动FPGA实现天线功分合路切换等功能,进一步解出角度信息,同时具有模拟电视监测功能,是当时情况下对于进口测向处理器一种替代品。

由于时间仓促,再加上机器本身还有其他问题,亟待修理,后面再发软件和维修部分的研究拆解。

参考文献
  1. [1]
    杜龙先. 单信道相关干涉仪测向原理[J]. 中国无线电管理,2000(1):41-42.
2个月5天前IP:山东
951948
1楼

国产的很多设备都是这种形式,用各种模组攥到一起,感觉和山寨品一样,我拆过火车 的列尾装置,也是各种组合攒到一起的

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1
2个月5天前IP:陕西
951957
2楼
引用gtf216发表于1楼的内容
国产的很多设备都是这种形式,用各种模组攥到一起,感觉和山寨品一样,我拆过火车 的列尾装置,也是各种组合攒到一起的

对,基本上是这样的,各种模块,监测站是因为每个合同都不一样,所以每个机子的模块数量种类都不一样,对于厂家也只有这种方法能省成本,需要啥就加啥

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2个月4天前IP:四川
951960
3楼

这一堆搞测向的公司,最早大多可以追溯到总参57所,90年代末从所里下海了许多人搞测向机,逐渐培养了一堆人。因此,早期的产品大多都有那时候国产军工的风格。

到了后来随着互联网的普及,研发模式发生了变化,就不需要这类传承了。

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7
2个月1天前修改于 2个月1天前IP:广东
952030
4楼

这两年黄鱼上有大量的无线电测向设备,国产的居多,另外还有一些RS和NI的设备,不知道是什么原因

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1个月28天前IP:陕西
952072
5楼
引用miles发表于4楼的内容
这两年黄鱼上有大量的无线电测向设备,国产的居多,另外还有一些RS和NI的设备,不知道是什么原因

时代变了,退下来的设备大部分都是到3GHz左右,再上面频段监测不到了,这几年也在逐步要求高性能化,再加上设备更新,,我知道的是有地方用的是北京德辰,法国THALES,美国TCI的设备,这几家据说以前军队上用过的多,我拆的这个还有模拟电视监测,模拟电视业务都不知道死了多少年了

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1个月27天前IP:陕西
952074
6楼
引用miles发表于4楼的内容
这两年黄鱼上有大量的无线电测向设备,国产的居多,另外还有一些RS和NI的设备,不知道是什么原因

再补一下,根据我这机子内部说明书,应该是这样的:这个处理器应该是要配R&S的EMx50系列,也就是EM550和EM050,然后EM050是VXI机架式的,所以需要搭配NI的VXI机箱,EM550是标准机架,按照上面说明书的配置,应该是要开EM550的2个选件,一个是PS,另一个是啥忘了……,ESMB也有类似的,也是要开两个选件,不过那个车载用的多,固定站没见过

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