賈大為

鐵嶺無線電監(jiān)測站

無線電測向系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用解析

賈大為

鐵嶺無線電監(jiān)測站

隨著社會經(jīng)濟的深入發(fā)展，各個行業(yè)的高新科學技術(shù)也得到了良好的應(yīng)用，無線電側(cè)向技術(shù)就是當前非常先進的一種高科技技術(shù)。無線電側(cè)向技術(shù)的原理在于通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。通過調(diào)節(jié)將信息從電流變化中提取出來。本文闡述了無線電調(diào)試的相關(guān)知識，探討了相關(guān)技術(shù)在無線電調(diào)試中的應(yīng)用，分析了無線電未來的發(fā)展方向。

無線電；測向技術(shù)；方法

前言：改革開放以來，我國對高科技的研究進入了一個全新的時代，無線電側(cè)向技術(shù)的研究也越來越深入，它的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，目前主要應(yīng)用無線電管理、軍事偵察、交通導(dǎo)航和天文觀測等方面。通過干擾無線電波傳播信號的技術(shù)就是無線電測向技術(shù)，線電測向系統(tǒng)要利用單臺設(shè)備測定電波輻射源的方向，要在不同位置上接收不同的天線系統(tǒng)。無線電調(diào)試技術(shù)的原理在于通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。通過調(diào)節(jié)將信息從電流變化中提取出來，例如：長波段，利用它電波能量損失小，而且能夠繞過障礙物的特點來調(diào)試信號；電離層理論，具有短波電臺既經(jīng)濟、輕便的優(yōu)點，它在電訊和廣播中得到了應(yīng)用。究其通信質(zhì)量下降的原因，就是電離層受氣象、太陽活動及人類活動因素的影響，還有不同的短波段容量也滿足不了科技增長的發(fā)展，微波需經(jīng)中繼站或通訊衛(wèi)星反射后，再將將它傳播到預(yù)定的方向。

1 無線電測向的相關(guān)知識

1.1 無線電測向技術(shù)

無線電測向技術(shù)主要以天線的設(shè)計為研究對象，首先確定無線電測量設(shè)備測定目標，依據(jù)不同的測向方法來調(diào)整無線電信號的來波方位。干涉儀測向體制和空間譜估計測向體制等。調(diào)試技術(shù)分為兩項。一是測定無線電波輻射源的方向的過程，二是無線電定位。隨著無線電調(diào)試處理速度的迅速提高，采用DSP技術(shù)后，模擬數(shù)字接口的核心部分主要是一塊高速DSP，要求信號必須以二倍于其頻率的速率來保持信號的數(shù)據(jù)，給當前的DSP器件帶來了很大的挑戰(zhàn)。EDA在超高速信號處理方面有非常廣闊的應(yīng)用前景。同時也縮短了系統(tǒng)研發(fā)周期，提高了系統(tǒng)的靈活性。數(shù)字電路描述和自動設(shè)計將會逐步取代邏輯狀態(tài)表和邏輯電路圖，限制了不同電臺之問的互聯(lián)互通，通常狀況下無線電接收機的要求是希望它們對天線接收到的信號參數(shù)小，以利于穩(wěn)定接收，而測向接收機的調(diào)試需要經(jīng)過一定改造、處理才能較好地應(yīng)用于測向。

1.2 無線電波測向的波段。

無線電波測向的波段分為長波、中波、中短波、短波、微波五個部分。長波，超遠程通信，不受外界條件的干擾，傳播的遠，容量大；中波，無線電廣播，電報；無線電波是一種信息運載工具，分為發(fā)射過程和接收過程。具有方向性、單色性、很高的亮度。在遠離輻射的平面上，輸出一個確定相對復(fù)電壓數(shù)組來設(shè)置天線陣列，利用確定方位到達的電波，在方位上的電波事先測量一個復(fù)數(shù)組，從標準庫中找到一個最接近的數(shù)組，就可求得未知電波的到達方向。

1.3 無線電側(cè)向技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

認知無線電是一種全新無線電通信技術(shù)，需要對周圍環(huán)境中的電磁進行特征檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，做出智能決策，優(yōu)化調(diào)整設(shè)備的發(fā)射參數(shù)和接收參數(shù)。認知無線電中的頻譜檢測，主要指在時域、空域、頻域等空間內(nèi)，檢測分配到主用戶的頻段，重點核查頻段內(nèi)的主用戶是否開展工作，獲得頻譜使用狀況。通過應(yīng)用頻譜檢測技術(shù)，可有效提高頻譜的利用效率，改善當前社會頻譜資源的短缺問題。因此將成為未來無線電調(diào)試發(fā)展的方向。以硬件為主的無線電臺的使用壽命大大縮短，將盡可能的使用軟件來實現(xiàn)無線通信功能，雖然使用不了多久就面臨新的系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，但是人們還是習慣把硬件收發(fā)系統(tǒng)作為基本平臺、它的基本思路是把數(shù)字化處理推進到天線部分，改變功能單一、靈活性差的硬件電路。體系結(jié)構(gòu)具有開放性和系統(tǒng)的可編程性，通過軟件的升級側(cè)向?qū)崿F(xiàn)新的功能。

2 無線電側(cè)向技術(shù)的具體措施

2.1 調(diào)頻通信號幅度。

利用射頻信號頻率把較低的解調(diào)信號測試出來，所以最后得到的信號信噪比高，保真度好。當我們將調(diào)頻接收機用于測向時，不論如何轉(zhuǎn)動定向天線，都會因為在信號距離縮短而不斷增強，只要最小的信號的幅度變化，最終不會有使用上的變化。常見的定向天線分為八木定向天線、HB9CV天線，其中八木天線是典型的，八木天線的振子越多，手持測向機的方向性越敏感，即使在環(huán)境惡劣的地區(qū)，吸收造成的指向誤差很明顯的。因為這種天線方向性不高，必須調(diào)試成2個半波長振子，兩個振子間按照一定相位供電，抵銷電磁場方向疊加。具體方法就是50歐饋電線與天線饋電點之間串聯(lián)一個半可調(diào)電容就可以。

2.2 軟件無線電測向的關(guān)鍵技術(shù)。

測向的目的就是要在很寬的工作頻率下實現(xiàn)無障礙通信。無線電系統(tǒng)應(yīng)該能覆蓋全頻段甚至每個頻段，使用軟件無線電系統(tǒng)，使天線組合起來形成寬帶天線，是實現(xiàn)理想的最佳側(cè)向技術(shù)，但是也被認為在目前技術(shù)條件水平下暫時無法實現(xiàn)的。近年來發(fā)展的RF微型系統(tǒng)取代天線中的高成本、大體積的二級管，并且在軟件無線電基礎(chǔ)上提出了天線設(shè)計新概念，智能天線對軟件無線電的調(diào)試的發(fā)展起到了推動作用。高速A／D和D／A轉(zhuǎn)換軟件宜接反映了軟件電臺的軟件化程度，就目前的技術(shù)發(fā)展水平，要實現(xiàn)這些技術(shù)就要調(diào)整電容，可以得到極好的前后比。利用多普勒的測向基于感測定接收到的信號強度，需要調(diào)整衰減器才能使信號保持在反映最靈敏的范圍，最終接收機輸出的音頻信號反映出信號變化，對于出現(xiàn)的問題可以把電波入射方向與天線的附加調(diào)頻深度進行調(diào)試，而不必插入需要不斷調(diào)整的衰減器，它利用切換不同空間位置的天線，模擬天線產(chǎn)生多普勒頻移。

2.3 對于低復(fù)雜度的數(shù)字信號要利用單抽樣頻率完成。

為了減少所需計算復(fù)雜度，促進速率數(shù)字信號處理技術(shù)的提高，需要采用成本不高的數(shù)字信號處理結(jié)構(gòu)，減少對抗混疊濾波器的要求，并且也減少額外的計算量，應(yīng)用比較多的就是單抽樣頻率測向技術(shù)。多速率數(shù)字信號處理技術(shù)能夠提高軟件無線電的靈活性，減少額外的計算量。體誤差校正慣用的方法是測出誤差校正表，通過調(diào)整誤差值和入射方向，控制車體帶來的影響。誤差計算對頻率或方位緩慢變化的誤差起校正作用，防止了符號可能會丟失或者重計。

2.4 DDF195測向法。

在寬頻段內(nèi)具有高靈敏度、高準確度、高抗干擾度特點，它的使用技術(shù)原理是：建立一套系統(tǒng)，可完成對各陣元間復(fù)數(shù)電壓測量，設(shè)置一個天線陣列，陣元數(shù)量為3～8個，根據(jù)不同的頻率電波建立標準數(shù)據(jù)庫；通過數(shù)據(jù)庫的程序?qū)崟r測得一個復(fù)數(shù)數(shù)組，從而求得電波的到達方向。需要強調(diào)的是，天線陣列和一個理想的平面波場，只有復(fù)數(shù)電壓才能合理反映各天線的實際輸出。因為天線沒有完全一致的，輻射對電波場也產(chǎn)生擾動，故各天線輸出值也有幅度上的差別。要按照規(guī)定的精度和速度，建立數(shù)學模型和樣本群，并進行相關(guān)處理。當天線間隔接近或大于半波長時，只有復(fù)數(shù)電壓是確定數(shù)據(jù)，因此需要選擇大孔徑天線陣，使用大孔徑測向天線能有效地抑制這種場干擾，可以抑制電波傳播，在傳送電波的過程中，如果受到建筑物反射和邊緣衍射，短波信號還會受到空間多徑吸收的影響。這些都會影響測向的結(jié)果，可以避免天線間多值性的制約，在用作固定站使用時，需要天線陣離塔頂平臺的高度有一定的距離，離車頂高度越小，影響就越嚴重。

2.5 Watson.

Watt測向法，如果將具有正弦和余弦方向圖的接收天線輸出的信號經(jīng)過放大和濾波后，它的傾斜程度來對應(yīng)所得的傾斜角的兩個信號的比。這種方法的最大好處是可以全方位無延時測量和具有單脈沖測量能力，因為它的體積緊湊，測向時間短，雖然在測向在多路傳播時會產(chǎn)生誤差，但是可改善對天波接收的誤差容限，避免多徑接收造成的誤差。

2.6 主用戶端的檢測技術(shù)。

主要用來判斷主用戶接收端是否處于工作狀態(tài)，以此判斷使用頻譜狀況。檢測方式的主要優(yōu)點是，所要傳輸?shù)男盘柗仁怯蒙漕l信號頻率的偏移來表示的，解調(diào)工作與接收到的射頻信號的強度無關(guān)，因此傳輸途中各種干擾、衰落引起的信號幅度變化不會被解調(diào)出來，所以最后得到的信號信噪比高，保真度好。目前采用的主要汁算方法有：于擾溫度檢測和奉振泄漏功率檢測。

3、結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的深入應(yīng)用，無線電側(cè)向技術(shù)能發(fā)揮的作用將越來越巨大，無線電測向的價值體現(xiàn)在兩個方面，一是具體價值，另外是社會價值。它的社會價值是無限的，它適合未來軟件無線電技術(shù)應(yīng)用的需求，為軟件無線電的測向處理技術(shù)搭建了通用平臺，比較先進的無線電測系統(tǒng)應(yīng)用于協(xié)助救生搜索、野生動物保護等，對今后的研究也有一定的參考價值。

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