無線電測向系統(tǒng)的技術(shù)探討

張松民

摘 要：無線電測向系統(tǒng)作為一種重要的測向系統(tǒng)，在多個領(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)揮無線電測向系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，應(yīng)熟練掌握該系統(tǒng)的基本原理，加大對其的分析和研究，進一步推動該系統(tǒng)的快速發(fā)展。主要分析了無線電測向系統(tǒng)的基本原理，重點研究了其相關(guān)技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：無線電測向系統(tǒng)；軟件技術(shù)；感應(yīng)電磁波；干涉儀

中圖分類號：TN98 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.129

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

1 無線電測向系統(tǒng)概述

無線電測向系統(tǒng)主要是根據(jù)電磁波傳播特性，利用專業(yè)的無線電測向工具檢測電磁波輻射方向。由于空氣中無線電波的傳播路線為直線，因此，發(fā)射臺方向和電磁波傳播方向具有一致性。在固定測向地點以后，即可確定所測電臺方向與側(cè)向地點北方向之間的順時針夾角。如果只根據(jù)方向度值，可判斷電臺位置與某條直線重合，但是不能準確判斷具體位置。如果設(shè)定多個測向點，結(jié)合多個示向度在地圖上準確標繪，多個示向度的交點就是無線電臺位置。根據(jù)不同的信號處理和無線電波信號獲取方式，可將測向系統(tǒng)分為兩種，即矢量測向系統(tǒng)和標量測向系統(tǒng)。矢量測向系統(tǒng)主要用于獲取來波信號的矢量數(shù)據(jù)，標量測向系統(tǒng)主要用于獲取來波信號的標量數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中，矢量測向系統(tǒng)能夠準確獲取電磁波的相位和幅度信息，而標量測向系統(tǒng)只能獲取電磁波中某一種相位信號或者幅度信號。當前，標量測向系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛，常見的標量測量系統(tǒng)采用幅度比較式，垂直極化波方向組成一個“8”字形，其方向圖和測向天線都是對稱式的。

無線電測向系統(tǒng)主要由測向天線、接收機、輸入匹配單元、處理顯示模塊等部分組成。其中，測向天線不僅可以接收和感應(yīng)電磁波能量，還可以作為電磁場能量的轉(zhuǎn)換器、傳感器和探測器；接收機可以快速接收經(jīng)過轉(zhuǎn)換的電磁波到達時間、相位、幅度等交流電信號，實現(xiàn)信號解調(diào)、無失真放大、下變頻、選頻等功能；輸入匹配單元主要用于接收機和天線之間的信號轉(zhuǎn)換和匹配傳輸；處理顯示模塊主要用于顯示、處理、計算、比較和檢測電磁波的方位信息。無線電測向過程中的測向機讀數(shù)就是示向度，利用附屬設(shè)備、通信系統(tǒng)、測向設(shè)備等組成測向站，準確測定無線電波方向。在實際應(yīng)用中，經(jīng)常需要在多個位置設(shè)置測向臺，各個測向臺示向度之間的交匯點就是輻射源位置。另外，測向過程中還可以利用單臺定位功能測量無線電磁波的仰角，根據(jù)電離層高度和仰角角度計算距離，并根據(jù)距離和示向度判斷無線電磁波臺位。

2 無線電測向系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

2.1 調(diào)頻通信號幅度

根據(jù)射頻信號頻率可以檢測低頻解調(diào)信號。這種調(diào)頻方式可以獲得良好的保真度和較高的信噪比。在使用無線電測向系統(tǒng)時，信號距離越短，定向天線的信號接收能力越強，信號幅度的變化越明顯。無線電測向系統(tǒng)中最常使用的天線包括HB9CV天線、八木定向天線等。八木定向天線的適應(yīng)性較強，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，在使用這種天線時，需調(diào)試半波長振子，根據(jù)“一個相位兩個振子”供電，將疊加的電磁場抵消。其中，最常見的一種做法就是將半可調(diào)電容串聯(lián)在天線饋電點和饋電線之間。

2.2 軟件技術(shù)

無線電測向系統(tǒng)應(yīng)用的目的在于實現(xiàn)電磁波的寬頻率無障礙通信，通過軟件無線電系統(tǒng)將無線電系統(tǒng)覆蓋在各個頻段共同構(gòu)成寬帶天線，從而實現(xiàn)無線電測向。但是，當前我國無線電技術(shù)水平相對較低，還無法達到這種理想狀態(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，基于軟件無線電系統(tǒng)，天線設(shè)計有了明顯改進，高速D/A和A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)代表著無線電臺的軟件化程度。為了滿足無線電測向系統(tǒng)的技術(shù)要求，要合理調(diào)整電容，獲得最佳前后比。在使用多普勒測向系統(tǒng)時，為了保持信號接收的最佳靈敏度，應(yīng)合理設(shè)置衰減器，結(jié)合接收機音頻信號，分析無線電信號變化，深度調(diào)試天線附加調(diào)頻和電波入射方向。

2.3 幅度比較式測向技術(shù)

幅度比較式測向主要是根據(jù)測向天線或測向天線陣的方向特性，不同方向的電磁波接收信號幅度存在較大差異，以此來測定電磁波輻射方向。這種測向技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，不同測向機可以繪制不同的方向圖，例如，“H”形、“U”形和交叉環(huán)天線測向機等可以獲得旋轉(zhuǎn)的天線測向圖；旋轉(zhuǎn)對數(shù)、間隔雙環(huán)和環(huán)形天線測向機等可獲得直接旋轉(zhuǎn)方向圖，最后通過電氣旋轉(zhuǎn)角度或者手動方式實現(xiàn)無線電測向。

2.4 干涉儀測向技術(shù)

干涉儀測向技術(shù)主要是根據(jù)電磁波傳播過程中，測向天線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測定來波的相位差和相位，從而確定來波方向。這種干涉儀測向技術(shù)通過測量無線電感應(yīng)電壓相位，然后計算相位差。當利用單值分析電磁波輻射源方向時，在干涉儀測向儀器周圍設(shè)置3個分立測向天線，實現(xiàn)360°的全方位測向。如果天線之間的距離較短，會影響相位差分辨能力。為了避免造成相位模糊，應(yīng)根據(jù)電磁波波長合理確定天線間距，還可以沿著干涉儀測向設(shè)備主基線設(shè)置若干個附加陣元，根據(jù)這些陣元的相位數(shù)據(jù)，確保主基線相位測量的準確性。干涉儀測向技術(shù)在360°方向和天線陣列頻率范圍以內(nèi)，按照一定規(guī)律科學(xué)設(shè)點，合理控制方位間隔和頻率間隔，測向過程中對樣本群和測向數(shù)據(jù)進行插值處理，從而判斷電磁波信號方向。

3 結(jié)束語

近年來，無線電測向系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測測向系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足大量密集、新型的無線電測向要求，通過應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)和集成化技術(shù)，無線電測向系統(tǒng)逐漸向小型化、智能化、自動化方向發(fā)展。在未來的發(fā)展過程中，應(yīng)加大對無線電測向系統(tǒng)的分析和研究，充分發(fā)揮無線電測向系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢。

參考文獻

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[2]張鑫.無線電監(jiān)測與測向管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.

〔編輯：劉曉芳〕