張松民

摘 要：無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)作為一種重要的測(cè)向系統(tǒng)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。利用該系統(tǒng)可以快速查找到電波輻射源的方向。為了充分發(fā)揮無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，應(yīng)熟練掌握該系統(tǒng)的基本原理，加大對(duì)其的分析和研究，進(jìn)一步推動(dòng)該系統(tǒng)的快速發(fā)展。主要分析了無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)的基本原理，重點(diǎn)研究了其相關(guān)技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)；軟件技術(shù)；感應(yīng)電磁波；干涉儀

中圖分類(lèi)號(hào)：TN98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.129

近年來(lái)，我國(guó)無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，改變了人們的日常生活方式，給人們帶來(lái)很大的便利。但是，大量的無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品造成電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，各種無(wú)線(xiàn)電之間經(jīng)常相互干擾，直接影響了有用信號(hào)的接收質(zhì)量，甚至阻礙或者損害了信號(hào)的正常接收，導(dǎo)致通信質(zhì)量不斷下降。利用無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)可以快速測(cè)定電磁波輻射方向，有效提高無(wú)線(xiàn)電信號(hào)干擾源的查找準(zhǔn)確性和效率。

1 無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)概述

無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)主要是根據(jù)電磁波傳播特性，利用專(zhuān)業(yè)的無(wú)線(xiàn)電測(cè)向工具檢測(cè)電磁波輻射方向。由于空氣中無(wú)線(xiàn)電波的傳播路線(xiàn)為直線(xiàn)，因此，發(fā)射臺(tái)方向和電磁波傳播方向具有一致性。在固定測(cè)向地點(diǎn)以后，即可確定所測(cè)電臺(tái)方向與側(cè)向地點(diǎn)北方向之間的順時(shí)針夾角。如果只根據(jù)方向度值，可判斷電臺(tái)位置與某條直線(xiàn)重合，但是不能準(zhǔn)確判斷具體位置。如果設(shè)定多個(gè)測(cè)向點(diǎn)，結(jié)合多個(gè)示向度在地圖上準(zhǔn)確標(biāo)繪，多個(gè)示向度的交點(diǎn)就是無(wú)線(xiàn)電臺(tái)位置。根據(jù)不同的信號(hào)處理和無(wú)線(xiàn)電波信號(hào)獲取方式，可將測(cè)向系統(tǒng)分為兩種，即矢量測(cè)向系統(tǒng)和標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)。矢量測(cè)向系統(tǒng)主要用于獲取來(lái)波信號(hào)的矢量數(shù)據(jù)，標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)主要用于獲取來(lái)波信號(hào)的標(biāo)量數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，矢量測(cè)向系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確獲取電磁波的相位和幅度信息，而標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)只能獲取電磁波中某一種相位信號(hào)或者幅度信號(hào)。當(dāng)前，標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛，常見(jiàn)的標(biāo)量測(cè)量系統(tǒng)采用幅度比較式，垂直極化波方向組成一個(gè)“8”字形，其方向圖和測(cè)向天線(xiàn)都是對(duì)稱(chēng)式的。

無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)主要由測(cè)向天線(xiàn)、接收機(jī)、輸入匹配單元、處理顯示模塊等部分組成。其中，測(cè)向天線(xiàn)不僅可以接收和感應(yīng)電磁波能量，還可以作為電磁場(chǎng)能量的轉(zhuǎn)換器、傳感器和探測(cè)器；接收機(jī)可以快速接收經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的電磁波到達(dá)時(shí)間、相位、幅度等交流電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)解調(diào)、無(wú)失真放大、下變頻、選頻等功能；輸入匹配單元主要用于接收機(jī)和天線(xiàn)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換和匹配傳輸；處理顯示模塊主要用于顯示、處理、計(jì)算、比較和檢測(cè)電磁波的方位信息。無(wú)線(xiàn)電測(cè)向過(guò)程中的測(cè)向機(jī)讀數(shù)就是示向度，利用附屬設(shè)備、通信系統(tǒng)、測(cè)向設(shè)備等組成測(cè)向站，準(zhǔn)確測(cè)定無(wú)線(xiàn)電波方向。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要在多個(gè)位置設(shè)置測(cè)向臺(tái)，各個(gè)測(cè)向臺(tái)示向度之間的交匯點(diǎn)就是輻射源位置。另外，測(cè)向過(guò)程中還可以利用單臺(tái)定位功能測(cè)量無(wú)線(xiàn)電磁波的仰角，根據(jù)電離層高度和仰角角度計(jì)算距離，并根據(jù)距離和示向度判斷無(wú)線(xiàn)電磁波臺(tái)位。

2 無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

2.1 調(diào)頻通信號(hào)幅度

根據(jù)射頻信號(hào)頻率可以檢測(cè)低頻解調(diào)信號(hào)。這種調(diào)頻方式可以獲得良好的保真度和較高的信噪比。在使用無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)時(shí)，信號(hào)距離越短，定向天線(xiàn)的信號(hào)接收能力越強(qiáng)，信號(hào)幅度的變化越明顯。無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)中最常使用的天線(xiàn)包括HB9CV天線(xiàn)、八木定向天線(xiàn)等。八木定向天線(xiàn)的適應(yīng)性較強(qiáng)，其內(nèi)部振子較多，在惡劣的環(huán)境條件中，也可以保持敏感的方向性。但是，在使用這種天線(xiàn)時(shí)，需調(diào)試半波長(zhǎng)振子，根據(jù)“一個(gè)相位兩個(gè)振子”供電，將疊加的電磁場(chǎng)抵消。其中，最常見(jiàn)的一種做法就是將半可調(diào)電容串聯(lián)在天線(xiàn)饋電點(diǎn)和饋電線(xiàn)之間。

2.2 軟件技術(shù)

無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)應(yīng)用的目的在于實(shí)現(xiàn)電磁波的寬頻率無(wú)障礙通信，通過(guò)軟件無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)將無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)覆蓋在各個(gè)頻段共同構(gòu)成寬帶天線(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電測(cè)向。但是，當(dāng)前我國(guó)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)水平相對(duì)較低，還無(wú)法達(dá)到這種理想狀態(tài)。而隨著科技的快速發(fā)展，RF微型系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的大體積、高成本的二極管，基于軟件無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，天線(xiàn)設(shè)計(jì)有了明顯改進(jìn)，高速D/A和A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)代表著無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的軟件化程度。為了滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)的技術(shù)要求，要合理調(diào)整電容，獲得最佳前后比。在使用多普勒測(cè)向系統(tǒng)時(shí)，為了保持信號(hào)接收的最佳靈敏度，應(yīng)合理設(shè)置衰減器，結(jié)合接收機(jī)音頻信號(hào)，分析無(wú)線(xiàn)電信號(hào)變化，深度調(diào)試天線(xiàn)附加調(diào)頻和電波入射方向。

2.3 幅度比較式測(cè)向技術(shù)

幅度比較式測(cè)向主要是根據(jù)測(cè)向天線(xiàn)或測(cè)向天線(xiàn)陣的方向特性，不同方向的電磁波接收信號(hào)幅度存在較大差異，以此來(lái)測(cè)定電磁波輻射方向。這種測(cè)向技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，不同測(cè)向機(jī)可以繪制不同的方向圖，例如，“H”形、“U”形和交叉環(huán)天線(xiàn)測(cè)向機(jī)等可以獲得旋轉(zhuǎn)的天線(xiàn)測(cè)向圖；旋轉(zhuǎn)對(duì)數(shù)、間隔雙環(huán)和環(huán)形天線(xiàn)測(cè)向機(jī)等可獲得直接旋轉(zhuǎn)方向圖，最后通過(guò)電氣旋轉(zhuǎn)角度或者手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電測(cè)向。

2.4 干涉儀測(cè)向技術(shù)

干涉儀測(cè)向技術(shù)主要是根據(jù)電磁波傳播過(guò)程中，測(cè)向天線(xiàn)陣所接收的不同方向的電磁波相位不同，利用不同方向電磁波之間的相位差來(lái)測(cè)定來(lái)波的相位差和相位，從而確定來(lái)波方向。這種干涉儀測(cè)向技術(shù)通過(guò)測(cè)量無(wú)線(xiàn)電感應(yīng)電壓相位，然后計(jì)算相位差。當(dāng)利用單值分析電磁波輻射源方向時(shí)，在干涉儀測(cè)向儀器周?chē)O(shè)置3個(gè)分立測(cè)向天線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)360°的全方位測(cè)向。如果天線(xiàn)之間的距離較短，會(huì)影響相位差分辨能力。為了避免造成相位模糊，應(yīng)根據(jù)電磁波波長(zhǎng)合理確定天線(xiàn)間距，還可以沿著干涉儀測(cè)向設(shè)備主基線(xiàn)設(shè)置若干個(gè)附加陣元，根據(jù)這些陣元的相位數(shù)據(jù)，確保主基線(xiàn)相位測(cè)量的準(zhǔn)確性。干涉儀測(cè)向技術(shù)在360°方向和天線(xiàn)陣列頻率范圍以?xún)?nèi)，按照一定規(guī)律科學(xué)設(shè)點(diǎn)，合理控制方位間隔和頻率間隔，測(cè)向過(guò)程中對(duì)樣本群和測(cè)向數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，從而判斷電磁波信號(hào)方向。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大量密集、新型的無(wú)線(xiàn)電測(cè)向要求，通過(guò)應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)和集成化技術(shù)，無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)逐漸向小型化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)加大對(duì)無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)的分析和研究，充分發(fā)揮無(wú)線(xiàn)電測(cè)向系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕