第十章 无线电测向体制概述
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无线电测向原理无线电测向是一种利用无线电波进行信号测向的技术,它可以用于确定信号的方向和位置。
无线电测向技术在军事、民用通信、天文学等领域都有着重要的应用。
本文将介绍无线电测向的原理及其在实际中的应用。
首先,我们来了解一下无线电测向的基本原理。
无线电测向的基本原理是利用天线接收信号,并通过对接收到的信号进行分析,确定信号的方向和位置。
在实际的应用中,通常会使用多个天线来接收信号,通过对比不同天线接收到的信号强度和相位差异,可以计算出信号的方向和位置。
无线电测向技术主要包括两种方法,一种是方位测向,另一种是距离测向。
方位测向是通过对接收到的信号进行方位角的测量,确定信号的方向;而距离测向则是通过对接收到的信号进行距离的测量,确定信号的位置。
这两种方法可以单独应用,也可以结合起来进行综合测向。
在实际的无线电测向系统中,通常会采用多种测向技术相结合的方式,以提高测向的准确度和可靠性。
例如,可以通过使用多个天线阵列来实现高精度的方位测向;同时结合多普勒效应来实现距离测向。
这样可以在不同的环境和条件下,实现更加灵活和精准的测向。
无线电测向技术在军事领域有着广泛的应用。
在军事侦察、雷达导航、通信干扰监测等方面,都需要使用无线电测向技术来获取目标的方向和位置信息。
同时,在民用通信领域,无线电测向技术也可以用于无线电定位、无线电导航等应用。
此外,无线电测向技术还可以应用于天文学领域,用于天体信号的测向和观测。
总的来说,无线电测向技术是一种重要的信号测向技术,它可以通过对接收到的无线电信号进行分析,确定信号的方向和位置。
在实际的应用中,无线电测向技术可以应用于军事、民用通信、天文学等多个领域,具有着重要的意义和价值。
随着无线电技术的不断发展,无线电测向技术也将会得到进一步的完善和应用。
无线电测向原理
无线电测向原理是一种通过测量无线电信号到达接收器的方向来确定信号发射源位置的技术。
该原理基于电磁波传播的特性,利用接收器接收到的信号的方向性信息来定位信号源。
无线电测向原理的关键在于利用多个接收器或天线阵列来接收同一个信号。
通过测量接收到信号的时间差和信号强度的变化,可以计算出信号的到达角度。
这种测向方式被称为时差测向和幅度比测向。
时差测向是基于接收到信号的时间差来测量信号到达的角度。
当信号到达不同的接收器或天线时,会产生微小的时间差。
通过计算这些时间差,可以确定信号的到达角度。
幅度比测向则是基于接收到信号的强度变化来测量信号到达的角度。
当信号到达不同的接收器或天线时,由于传播路径的不同,信号的强度会发生变化。
通过计算这些幅度变化,可以确定信号的到达角度。
无线电测向原理常用于无线电定位、无线电导航、无线电干扰源定位等领域。
它的应用范围广泛,可以用于定位无线通信设备、监测无线电信号、解决无线电干扰问题等。
总的来说,无线电测向原理通过测量接收到的信号的方向性信息来确定信号发射源的位置。
它是一种基于电磁波传播特性的技术,可以在无线通信、定位、干扰源定位等领域发挥重要作用。
小升初无线电测向无线电测向是一种利用无线电信号的传播特性来确定信号源位置的技术。
在小升初考试中,无线电测向也是一个重要的考点。
下面,我们来了解一下关于无线电测向的基本知识。
一、无线电测向的原理无线电测向是利用无线电信号传播时的信号强度、相位差等特性来确定信号源的位置。
当一个无线电信号源发出信号时,信号会在空间中传播并到达接收器。
通过接收机测量到的信号参数,例如信号强度、相位差等,结合接收机的方向性,可以计算出信号源的位置。
二、无线电测向的应用无线电测向在现实生活中有着广泛的应用。
最常见的应用就是无线电定位系统,例如GPS系统。
通过多个接收器接收到的信号强度差异,可以确定接收器所在的位置。
此外,无线电测向还可以用于电磁波辐射监测、通信干扰定位等领域。
三、无线电测向的方法无线电测向主要有三种方法:信号强度测向、相位测向和多基站测向。
1. 信号强度测向:这是最简单也是最常用的测向方法。
通过测量信号强度,比较不同接收器的信号强度差异来确定信号源的位置。
但是由于信号的传播受到环境等因素的影响,信号强度测向的精度较低。
2. 相位测向:相位测向是通过测量接收到的信号相位差来确定信号源的位置。
相位测向的精度较高,但需要较为复杂的算法和设备支持。
3. 多基站测向:多基站测向是利用多个接收器同时接收信号,并通过测量不同接收器之间的信号时差来确定信号源的位置。
多基站测向的精度较高,但需要多个接收器的支持。
四、无线电测向的局限性无线电测向虽然在定位和测向方面有着广泛的应用,但也存在一些局限性。
首先,信号的传播受到环境等因素的影响,如建筑物、地形等会对信号传播产生阻碍或反射,影响测向的精度。
其次,测向设备的成本较高,对设备的要求也较高,限制了无线电测向的推广应用。
无线电测向是一种通过测量无线电信号参数来确定信号源位置的技术。
在小升初考试中,了解无线电测向的原理、应用和方法是很重要的。
希望通过本文的介绍,可以为大家对无线电测向有一个初步的了解。
无线电测向原理无线电测向是利用无线电波的传播特性,通过对信号的接收和处理,确定信号的方向的一种技术。
无线电测向原理是基于电磁波传播的基本原理和天线接收信号的特性,通过对接收到的信号进行分析,确定信号的来向。
下面将从无线电测向的基本原理、测向系统的组成和测向方法等方面进行介绍。
首先,无线电测向的基本原理是基于电磁波的传播特性。
当电磁波在空间中传播时,会受到地形、建筑物等物体的影响而产生衍射、反射等现象,这些现象会使信号在接收端产生多径效应,从而导致信号的强度和相位发生变化。
利用这些变化,可以通过信号处理技术确定信号的方向。
其次,测向系统通常由天线、接收机、信号处理器和显示器等组成。
天线是接收信号的装置,不同类型的天线适用于不同频率的信号接收。
接收机是用于接收信号的设备,它可以将接收到的信号转换成电信号,并将其传送给信号处理器。
信号处理器是用于对接收到的信号进行处理和分析的设备,它可以提取信号的特征参数,并通过计算确定信号的方向。
显示器则用于显示测向结果,通常以图形或数字的形式呈现。
最后,无线电测向的方法主要包括干扰测向、方位测向和跟踪测向等。
干扰测向是指利用干扰信号的特征参数确定干扰源的位置,通常用于无线电干扰的监测和定位。
方位测向是指确定信号来向的方向,通常用于通信情报收集和无线电定位。
跟踪测向是指对移动目标进行实时跟踪,通常用于雷达导航和目标追踪等应用。
综上所述,无线电测向是一种利用无线电波的传播特性,通过对信号的接收和处理,确定信号方向的技术。
它的原理是基于电磁波的传播特性,测向系统由天线、接收机、信号处理器和显示器等组成,测向方法主要包括干扰测向、方位测向和跟踪测向等。
无线电测向技术在通信情报、无线电干扰监测和雷达导航等领域有着重要的应用价值。
无线电测向原理无线电波在均匀介质 (如空气)中,具有直线传播的特点。
只要测出电波传播的方向,就可以确定出信号源(发射台)所在方向。
无线电测向是指通过无线电测向机测定发射台(或接收台)方位的过程,但是无线电测向运动中,要快速寻找隐蔽巧妙的信号源,必须掌握无线电波的传播规律。
一、无线电波的发射与传播无线电波既看不见,也摸不着,却充满了整个空间。
广播、移动通讯、电视等,已经是现代社会生活必不可少的一部分。
无线电波属于电磁波中频率较低的一种,它可直接在空间辐射传播。
无线电波的频率范围很宽,频段不同,特性也不尽相同。
我国目前开展的无线电测向运动涉及三个频段:频率为1.8—2兆赫的中波波段,波长为150—166.6米,称160米波段测向;频率为3.5—3.6兆赫的短波波段,波长为83.3—85.7米,称80米波段测向;频率为144—146兆赫的超短波段,波长为2.08—2.055米,称2米波段测向。
(一)无线电波的发射过程无线电波是通过天线发射到空间的。
当电流在天线中流动时,天线周围的空间不但产生电力线 (即电场),同时还产生磁力线。
其相互间的关系,如图2-1-1所示。
如果天线中电流改变方向,空间的电力线和磁力线方向随之改变。
如果加在天线上的是高频交流电,由于电流的方向变化极快,根据电磁感应的原理,在这些交替变化的电场和磁场的外层空间,又激起新的电磁场,不断地向外扩散,天线中的高频电能以变化的电磁场的形式,传向四面八方,这就是无线电波。
从图2-l可知,电力线 (即电场)方向与天线基本平行,磁力线 (磁场)的形状则是以天线为圆心,与天线相垂直的方向随之变化的无数同心圆。
图2-1-1 无线电波的发射(二)无线电波的特性l.无线电波的极化交变电磁场在其附近空间又激起新的电磁场的现象称无线电波的极化。
空间传播的无线电波都是极化波。
当天线垂直于地平面时,天线辐射的无线电波的电场垂直于地平面称垂直极化波。
天线平行于地平面时,天线辐射的无线电波的电场平行于地面称水平极化波。
无线电测向原理对于自由空间中的一个固定接收点来说,如果不事先知道关于幅射源距离、方向、功率的任何信息,仅凭到达的电磁波信号是无法测定来波方向的。
但是对于两个离开一定距离的固定接收点来说,当幅射源处于不同方向时,到达两个点的电磁波信号所走的距离就会有差别。
无线电测向就是通过分析这种差别来确定幅射源方向的。
因此,无线电测向至少要有两段离开一定距离的天线来从两个不同点截取信号。
在具体实施上,这两段天线可以用一定的方法连接在一起,让两个不同点接收到的信号直接叠加,形成一副定向天线,如环形天线、爱德考克天线以及其他一些相控天线。
这两段天线也可以互相分离,通过寄生辐射或其它形式耦合在一起,形成一副定向天线,如八木天线,以及和带其它线形、平面或抛物面反射器的天线。
这两段天线也可以是完全独立的天线,信号分别进入接收机的两路射频通道,通过专门的电路对它们进行处理、比较,例如到达时差法。
不同的天线方案要求配用不同的信号处理方法。
当磁棒轴线与电波传播方向垂直(θ=90°、θ=2700°)时,磁场方向与磁棒轴线平行,即磁力线与磁性天线线圈截面垂直,磁力线可顺着磁棒通过,磁棒聚集了最多的磁力线穿过线圈,线圈中的感应电势最大。
当磁棒轴线与电波传播方向成其它某一角度,磁场方向也与磁棒成某一角度,会有部分磁力线穿过线圈,线圈中有一定感应电势输出。
θ越接近于0或180°,感应电势越小;越接近90°或270°,感应电势越大。
感应电势随θ的变化而变化,形成“8”字形。
由以上分析不难看出,测向机的声音大小会随磁性天线输出电势的大小而变化,但对极性的变化无法分辨。
当磁棒轴线对准电台(θ=0,θ=180°)时,耳机声音最小,甚至完全没有声音,此时磁性天线正对着电台的那个面,称小音面;当磁棒轴线的垂直方向对准电台(θ=90°、θ=270°)时,耳机声音最大,此时磁性天线正对着电台的那个面,称大音面。
第十章无线电测向体制概述摘要:本文首先介绍了无线电测向的一般知识,说明了无线电测向机的分类方法和应用;着重从测向原理的角度说明了不同测向体制的特点和主要技术指标;最后从实际出发,提出选用建议。
供读者参考。
无线电测向的一般知识。
随着无线电频谱资源的广泛应用和无线电通信的日益普及,为了有序和可靠地利用有限的频谱资源,以及确保无线电通信的畅通,无线电监测和无线电测向已经必不可少,其地位和作用还会与时俱进。
什么是无线电测向呢?无线电测向是依据电磁波传播特性,使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程。
测定无线电来波方向的专用仪器设备,称为无线电测向机。
在测定过程中,根据天线系统从到达来波信号中获得信息以及对信息处理的方法,可以将测向系统分为两大类:标量测向系统和矢量测向系统。
标量测向系统仅能获得和使用到达来波信号有关的标量信息数据;矢量测向系统可以获得和使用到达来波信号的矢量信息数据。
标量测向系统仅能单独获得和使用电磁波的幅度或者相位信息,而矢量测向系统可以同时获得和使用电磁波的幅度和相位信息.标量测向系统历史悠久,应用最为广泛。
最简单的幅度比较式标量测向系统,是如图(1)所示的旋转环型测向机,该系统对垂直极化波的方向图成8字形。
大多数幅度比较式的标量测向系统,其测向天线和方向图,都是采用了某种对称的形式,例如:阿德考克(Adcock)测向机和沃特森-瓦特(Watson-Watt)测向机,以及各种使用旋转角度计的圆形天线阵测向机;属于相位比较的标量测向系统,有如:干涉仪(Inteferometry)测向机和多普勒(Dopple)测向机等。
在短波标量测向系统可以设计成只测量方位角,也可设计成测量方位角,同时测量来波的仰角。
矢量测向系统,具有从来波信号中获得和使用矢量信息数据的能力。
例如:空间谱估计测向机。
矢量系统的数据采集,前端需要使用多端口天线阵列和至少同时利用两部以上幅度、相位相同的接收机,后端根据相应的数学模型和算法,由计算机进行解算。
无线电测向技术简介测定电波来波方向,往往需要以几个位置不同的测向站(台)组网测向,用各测向站的示向度(线)进行交汇。
条件允许时,也可以用移动测向站,在不同位置依次分时交测。
无线电测向的方法无线电测向一般有以下几种方法:2.1、幅度比较式测向体制幅度比较式测向体制的工作原理是:依据电波在行进中,利用测向天线阵或测向天线的方向特性,对不同方向来波接收信号幅度的不同,测定来波方向。
幅度比较式测向体制的特点:测向原理直观明了,一般来说系统相对简单,体积小,重量轻,价格便宜。
存在间距误差和极化误差,抗波前失真的能力受到限制。
频率覆盖范围、测向灵敏度、准确度、测向时效、抗多径能力和抗干扰能力等重要指标,要根据具体情况做具体分析。
2.2、干涉仪测向体制干涉仪测向体制的测向原理是:依据电波在行进中,从不同方向来的电波到达测向天线阵时,在空间上各测向天线单元接收的相位不同,因而相互间的相位差也不同,通过测定来波相位和相位差,即可确定来波方向。
在干涉仪测向方式中,是直接测量测向天线感应电压的相位,而后求解相位差,其数学公式与幅度比较式测向的公式十分相似。
相关干涉仪测向:是干涉仪测向的一种,它的测向原理是:在测向天线阵列工作频率范围内和360度方向上,各按一定规律设点,同时在频率间隔和方位间隔上,建立样本群,在测向时,将所测得的数据与样本群进行相关运算和插值处理,以获得来波信号方向。
干涉仪测向体制的特点:采用变基线技术,可以使用中、大基础天线阵,采用多信道接收机、计算机和FFT技术,使得该体制测向灵敏度高,测向准确度高,测向速度快,可测仰角,有一定的抗波前失真能力。
该体制极化误差不敏感。
干涉仪测向是当代比较好的测向体制,由于研制技术较复杂、难度较大,因此造价较高。
干涉仪测向对接收信号的幅度不敏感,测向天线在空间的分布和天线的架设间距,比幅度比较式测向灵活,但又必须遵循某种规则。
例如:可以是三角形,也可以是五边形,还可以是L形等。
无线电测向原理一、无线电波的发射随着科学技术的不断发展,人们与“无线电”的关系越来越密切了。
播送广播节目和电视节目的广播电台和电视台,是通过发射到空间的无线电波把声音和图象神奇地传诵到千家万户的,这个道理已成为人们的常识。
让我们再来简单地回顾一下发射和接收过程:广播电台(电视台)首先把需要向外发射声音和图象变为随声音和图象变化的电信号,然后用一中频率很高、功率很强的交流电做为“运载工具”,将这种电信号带到发射天线上去。
再通过天线的辐射作用,把载有电信号的高频交流电转变为同频率的无线电波(或称电磁波),推向空间,并象水波一样,不断向四周扩散传播,其传播的速度在大气中为每秒30万公里。
在电波所能到达的范围内,只要我们将收音机、电视机打开,通过接收天线将这种无线电波接收下来,再经过接收机大放大、解调等各种处理,把原来的电信号从“运载工具”中分离出来,逼真地还原成发射时的声音和图像,我们就能在远隔千里的地方收听(收看)到广播电台(电视台)播出的节目。
无线电测向也是利用类似的途径和方式实现的,只是它所发射的仅仅是一组固定重复的莫尔斯电报信号。
电台的发射功率小,信号能到达的距离也极为有限.一般在10公里以内.下面,我们紧密结合无线电测向,介绍一些有关的无线电波的基础知识。
1。
无线电波的传播途径无线电波按传播途径可分为以下四种:天波-—由空间电离层反射而传播;地波——沿地球表面传播;直射波-—由发射台到接收台直线传播;地面反射波——经地面反射而传播。
无线电测向竞赛的距离通常都在10公里以内,所以,除用于远距离通信的天波外,其它传播方式都与测向有关,160米和80米波段测向,主要使用地波;2米波段测向,主要使用直射波和地面发射波。
2。
无线电波在传播中的主要特性无线电波离开天线后,既在媒介质中传播,也沿各种媒介质的交界面(如地面)传播,其传播的情况是非常复杂的。
它虽具有一定的规律性,但对它产生影响的因素却很多.无线电波在传播中的主要特性如下:(1)直线传播均匀媒介质(如空气)中,电波沿直线传播。
无线电测向原理一、导言随着无线电技术的不断发展和应用的广泛推广,无线电测向原理作为无线通信领域的重要技术,已经在许多领域发挥了重要作用。
本文将围绕无线电测向原理展开全面、详细、完整且深入的探讨。
二、无线电测向原理概述无线电测向原理是通过测量和分析无线电信号的特性来判断信号源的方位和位置的技术。
它利用接收到的无线电信号的强度、到达时间差、多普勒效应等特征参数,运用三边测量、多边测量等方法进行位置定位。
无线电测向原理可以应用于通信系统的无线网络规划与优化、无线电频谱监测、无线电定位和导航等领域。
2.1 无线电测向原理的基本流程无线电测向原理的基本流程包括信号接收、信号测量和信号处理三个步骤。
首先,无线电接收器接收到信号源发出的无线电信号;然后,通过测量信号的强度、到达时间差和多普勒效应等参数,得到信号源的位置信息;最后,通过信号处理算法对测量得到的信号参数进行分析和处理,得出信号源的方位和位置。
2.2 无线电测向原理的关键技术在无线电测向原理中,有一些关键技术对于实现高精度的测向结果非常重要。
2.2.1 天线阵列技术天线阵列技术是无线电测向原理中常用的一种技术,它通过使用多个天线元件组成的阵列,来实现对信号的方向敏感性。
通过对不同天线元件接收到的信号进行加权、相位差分析等处理,可以较准确地确定信号的方向。
2.2.2 超宽带技术超宽带技术是一种通过在时间域上产生极短脉冲信号来实现测向的技术。
它具有带宽宽、抗干扰能力强的特点,可以实现对信号的高精度测向。
2.2.3 多传感器数据融合技术多传感器数据融合技术是指将来自多个不同传感器的数据进行集成和处理,以提高测向精度和鲁棒性。
通过利用不同传感器的特点和优势,可以更好地抑制噪声、提高信号检测和估计的性能。
三、无线电测向原理的应用领域无线电测向原理作为一项重要的技术,已经在许多领域得到了广泛的应用。
3.1 通信系统无线网络规划与优化在通信系统的无线网络规划与优化中,无线电测向原理可以用于确定基站的布设位置和方位,优化无线网络的覆盖范围和质量。
无线电测向及应用无线电测向是一种通过测量无线电信号到达接收器的力度和方向来确定发送器位置的技术。
它是一个重要的无线通信工程技术,在军事、民用通信、航空航天等领域都有广泛的应用。
下面我将介绍一些关于无线电测向的基本原理、常用方法和应用领域。
无线电测向的基本原理是通过接收器接收到的信号的力度和到达时间差来确定信号的来源方向。
在无线电测向系统中,通常会使用多个接收天线,将接收到的信号和信号到达时间差进行计算和分析,从而确定信号的方向。
这些接收天线可以以不同形式布置,如线性阵列、圆形阵列等。
常见的无线电测向方法包括干扰测向、信标测向和多普勒测向。
干扰测向是指通过对干扰信号的特征进行测量和分析,确定其来源方向。
这种方法通常用于无线电窃听、干扰源定位等应用。
信标测向是通过接收到的信标信号的力度和到达时间差来确定信标的位置。
这种方法通常用于无线定位系统、定位导航系统等应用。
多普勒测向是通过测量接收到的信号频率的变化,确定信号源的速度、运动方向和位置。
这种方法通常用于雷达、航空航天等应用。
在军事领域,无线电测向被广泛应用于通信情报获取、电子战、空中战术等领域。
通过对敌方通信无线电信号进行测向分析,可以确定敌方通信的位置和通信线路,为军事作战提供情报支持。
在电子战中,无线电测向可以用于探测和定位敌方无线电干扰源,采取相应的对抗措施。
在空中战术中,无线电测向可以用于确定敌方无线电信号的来源,对敌方通信进行干扰和破坏。
在民用通信领域,无线电测向被应用于定位导航、安全防范、频谱管理等方面。
定位导航系统如GPS可以通过无线电测向和测距原理进行卫星定位,实现精确定位和导航功能。
安全防范系统如无线电监控系统可以通过无线电测向和监测原理对可疑信号进行定位和跟踪,保障安全防范工作。
频谱管理系统通过无线电测向对无线电信号进行监测和测量,实现对频谱资源的合理管理和利用。
在航空航天领域,无线电测向被应用于飞行导航、空中交通控制等方面。
无线电测向体制概述
徐子久;韩俊英
【期刊名称】《中国无线电》
【年(卷),期】2002(000)003
【摘要】@@ 一、无线电测向的一般知识rn随着无线电频谱资源的广泛应用和无线电通信的日益普及,为了有序和可靠地利用有限的频谱资源,以及确保无线电通信的畅通,无线电监测和无线电测向已经必不可少,其地位和作用还会与时俱进.【总页数】7页(P29-35)
【作者】徐子久;韩俊英
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN0
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一无线电测向无线电测向是一项科技与体育相结合的运动。
简单的说就是用无线电测向机去寻找隐蔽的电台。
这项运动要求动员既要有灵活的头脑,又要有较好的身体素质。
它类似于众所周知的捉迷藏游戏,但它是寻找能发射无线电波的小型信号源(即发射机),是无线电捉迷藏,是现代无线电通讯技术与传统捉迷藏游戏的结合。
大致过程是:在旷野、山丘的丛林或近郊、公园等优美的自然环境中,事先隐藏好数部信号源,定时发出规定的电报信号。
参加者手持无线电测向机,测出隐蔽电台的所在方向,采用徒步方式,奔跑一定距离,迅速、准确地逐个寻找出这些信号源。
以在规定时间内,找满指定台数、实用时间少者为优胜。
通常,我们把实现巧妙隐藏起来的信号源比喻成狡猾的狐狸,故此项运动又称无线电“猎狐”或抓“狐狸”。
二无线电测向基本技术短距离无线电测向的基本方法和基本技术,可归纳为下列几个方面:一、收测电台信号1、收听电台信号当不了解被收听电台信号的强度时,如在起点收听首台或找到某台后收测下号台(应迅速离开该台十余米),可将音量旋到最大,边转动测向机,边调整频率旋钮,听到信号后,首先辩认台号是不是你现在需要寻找的电台呼号,然后缓慢地左右细调,使声音最大,音调悦耳。
最后,将音量旋钮旋至适当位置,进行测向。
2、测出电台方向线的基本方法:(1)80米波段测向的基本方法:单向—双向法:按下单向开关,使本机大音面作环向扫动,同时旋转频率钮,当耳机内出现需要测收的电台信号且声音最大时,测向机大音面所指方向即为电台方向。
这一过程称测单向。
由于大音面是一个较大的扇面,难以准确地确定电台方向线,因此在单向测完后要松开单向开关,用磁性天线的小音点(即磁棒)对着电台并左右摆动,声音最小时磁棒所指方向,即为电台的准确方向。
后面的这个过程称为测双向。
双向—单向法:先不按单向开关,用磁性天线收到电台信号后,水平旋转测向机,找出小音点(或称哑点线)获得电台所在直线,然后按下单向开关并转动测向机90°,在此位置上,反复迅速的旋转测向机180°,比较声音大小,声音大时,本机单向大音面所指的方向,即为电台的方向。
浅析主流无线电测向技术体制引言随着各级无线电管理部门不断加大投资力度,加快无线电监测网的建设,全国无线电监测网的格局正逐步形成。
如何合理地配备先进的无线电监测系统和正确选择监测、测向系统的技术体制,降低建设成本,加快建设周期,提高监测效率,已经成为无线电监测网建设中的一个重要课题。
无线电测向就是利用无线电测量设备测定目标无线电信号的来波方位。
根据不同的测向方法,将测向体制分为幅度比较式测向体制、沃特森-瓦特测向体制、干涉仪测向体制、多普勒测向体制、空间谱估计测向体制等。
干涉仪测向体制中基于复数电压测量的相关干涉仪测向体制以其具有测向准确度高、测向灵敏度高、测向速度快、抗干扰能力强、稳定性好、设备复杂度较低等优点,成为目前无线电监测中主流的测向体制。
相关干涉仪测向体制的基本原理与技术基础1.1 基本原理在远离辐射的某一观察面上,设置由几个天线构成的天线阵列,尽管各天线可能有一些差别,并对电场有一定的扰动,但只要是稳定不变的,那么对一个确定频率、确定方位到达的电波,各天线元间输出一个确定的相对复电压数组,它们在复数平面上,就有一个确定的图案,如图1。
如果在给定的频率上对θ1,θ2,…,θm,…,θm+1(θm=360m/M,m=0,1,…,M-1)方位上的电波事先测量并存储M 个复数组作标准库,那么在同样频率上对未知方向电波按同样程序实时测得一个复数组,并用该复数数组与对应不同方向的标准数组进行比较,就会从标准库中找到一个最接近的数组(对应θn)和次接近的数组(对应θn+1)。
如果M 值足够大,说明待测电波的到达方向在θn与θn+1之间,通过内插运算,就可求得未知电波的到达方向。
1.2 基本工作模式相关干涉仪测向方法的基本工作模式: (1)设置一个天线阵列,天线阵列为。
第十章无线电测向体制概述摘要:本文首先介绍了无线电测向的一般知识,说明了无线电测向机的分类方法和应用;着重从测向原理的角度说明了不同测向体制的特点和主要技术指标;最后从实际出发,提出选用建议。
供读者参考。
无线电测向的一般知识。
随着无线电频谱资源的广泛应用和无线电通信的日益普及,为了有序和可靠地利用有限的频谱资源,以及确保无线电通信的畅通,无线电监测和无线电测向已经必不可少,其地位和作用还会与时俱进。
什么是无线电测向呢?无线电测向是依据电磁波传播特性,使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程。
测定无线电来波方向的专用仪器设备,称为无线电测向机。
在测定过程中,根据天线系统从到达来波信号中获得信息以及对信息处理的方法,可以将测向系统分为两大类:标量测向系统和矢量测向系统。
标量测向系统仅能获得和使用到达来波信号有关的标量信息数据;矢量测向系统可以获得和使用到达来波信号的矢量信息数据。
标量测向系统仅能单独获得和使用电磁波的幅度或者相位信息,而矢量测向系统可以同时获得和使用电磁波的幅度和相位信息.标量测向系统历史悠久,应用最为广泛。
最简单的幅度比较式标量测向系统,是如图(1)所示的旋转环型测向机,该系统对垂直极化波的方向图成8字形。
大多数幅度比较式的标量测向系统,其测向天线和方向图,都是采用了某种对称的形式,例如:阿德考克(Adcock)测向机和沃特森-瓦特(Watson-Watt)测向机,以及各种使用旋转角度计的圆形天线阵测向机;属于相位比较的标量测向系统,有如:干涉仪(Inteferometry)测向机和多普勒(Dopple)测向机等。
在短波标量测向系统可以设计成只测量方位角,也可设计成测量方位角,同时测量来波的仰角。
矢量测向系统,具有从来波信号中获得和使用矢量信息数据的能力。
例如:空间谱估计测向机。
矢量系统的数据采集,前端需要使用多端口天线阵列和至少同时利用两部以上幅度、相位相同的接收机,后端根据相应的数学模型和算法,由计算机进行解算。
矢量系统依据天线单元和接收机数量以及后续的处理能力,可以分辨两元以至多元波场和来波方向。
矢量测向系统的提出还是近十几年的事,它的实现有赖于数字技术、微电子技术和数字处理技术的进步。
目前尚未普及。
图1 比幅式环形测向在上述的说明中,我们使用的是测定“来波方向”,而没有使用测定“辐射源方向”,这两者之间是有区别的。
我们在这里侧重的是:测向机所在地实在的电磁环境,但是,无线电测向,通常的最终目的,还是要确定“辐射源的方向”和“辐射源的具体位置”。
无线电测向从上个世纪初诞生至今,已经形成了系统的理论,这就是无线电测向学。
无线电测向学,是研究电磁波特性及传播规律、无线电测向原理及实现方法、测向误差规律及减小和克服误差的方法。
总之,无线电测向学,是研究无线电测向理论、技术与应用的科学。
无线电测向学是与无线电工程学、无线电电子学、地球物理学、无线电通信技术、计算机技术、数字技术紧密相关的一门科学。
图2 无线电测向系统的组成无线电测向系统的组成,如图(2)所示。
通常包括测向天线、输入匹配单元、接收机和方位信息处理显示四个部分。
测向天线是电磁场能量的探测器、传感器,又是能量转换器,它把空中传播的电磁波能量感应接收下来,连同幅度、相位、到达时间等信息转换为交流电信号,馈送给接收机;输入匹配单元实现天线至接收机的匹配传输和必要的变换;接收机的作用是选频、下变频、无失真放大和信号解调;检测、比较、计算、处理、显示(指示)方位信息,是第四部分的任务。
无线电测向以测向机所在地,以及过地理北极的子午线为参考零度方向。
两点之间方位度数按下述方法确定:假设地球表面A、B两点,A点为测向机所在地,基准方向与方位角如图(3)所示。
量判B点相对于A点的方位角,是从过A点的子午线(零度)顺时针旋转到A至B的大圆路连线的度数。
B点相对于A点的方位角度数具有唯一性图3 基准方向与方位角测向机在测向过程中显示(指示)的测向读数称为示向度。
由于电波传播以及测向仪器的误差等原因,测向时,示向度通常不是一个十分精确的单值。
示向度与方位角之差,称为测向误差。
如果在测向中,示向度与方位角重合,则测向误差为零。
实际上,在测向过程中导致产生误差的原因是多方面的,但是基本上可以归纳为主观误差和客观误差两大方面。
影响和产生客观误差的因素很多,以后我们还将另文专述。
在测向中,为了获得比较准确的示向度,通常有四个必须具备的条件:优良的测向台址环境、匹配的测向体制、高精度的测向机、经验丰富的操作人员。
优良的测向台址环境为电波的正常传播提供条件;正确选择测向体制,以满足使用中的不同要求;精良的测向机是设备基础;在测向的过程中,常常需要处理预想不到的情况,人的知识经验十分宝贵,经验丰富的操作人员,有着非常重要的作用。
这是四个必须同时具备的条件。
测向设备、通信系统和附属设备,可以组成测向站(台)。
测向站是专门执行测向任务的机构,它有固定站和移动站之分。
无线电测向测定电波来波方向,通常是为了确定辐射源的位置,这时往往需要以几个位置不同的测向站(台)组网测向,用各测向站的示向度(线)进行交汇。
如图(4)所示。
条件允许时,也可以用移动测向站,在不同位置依次分时交测。
图4 各测向站的示向交汇短波的单台定位,是在测向的同时测定来波的仰角,以仰角、电离层高度计算距离,用示向度和距离粗判台位。
单台定位如图(5)所示。
图5短波单台(站)定位实际操作上要确定未知辐射源的具体位置,往往需要完成由远而近分步交测,以逐步实现接近和确定辐射源的具体位置。
无线电测向的应用。
无线电测向系统的应用在三个方面:一、测定未知辐射源方向和位置的测向系统。
测向站(台)可以是固定的,也可能是移动的。
例如:在无线电频谱管理中,对未知干扰源的测向与定位。
二、测定已知辐射源方向,用以确定自身位置的测向系统。
这时测向机通常安装在运动载体上。
例如:在船舶航海与飞机飞行中的导航设备。
三、引导带有辐射源的运动载体到达预定目标的测向系统。
测向站(台)可以是固定的,也可以是移动的。
无线电测向的应用领域包括民用和军用两大方面。
无线电频谱管理、自然生态科研、航空管理、寻地与导航、内防安全和体育运动等,属于前者;通信与非通信信号侦察、战略战术电子对抗与反对抗等,在电子战中的应用,属于后者。
无线电测向机的分类方法。
经过了近百年的研究、实践与发展,无线电测向机已经拥有了一个庞大的家族。
基于着眼点的不同,测向机有着下列各种不同的分类方法(分类中的交叉不可避免):1.依照工作频段分类有:超长波、长波、中波、短波、超短波和微波测向机;2.依照工作方式分类有:固定测向机、移动测向机。
移动测向机又因为运载工具的不同,可以进一步分为车载、船载、机载(飞机)测向机以及手持和佩带式测向机;3.依照测向机的作用距离分类(主要指短波)有:近距离测向机、中距离测向机、远(程)距离测向机;4.依照测向天线间隔(基础、孔径)尺寸的大小分类有:大基础测向机、中基础测向机、小基础测向机;5.依照测向天线是否具有放大器分类有:有源天线测向机、无源天线测向机;6.依照测向机所使用的测向天线种类分类有:环(框)形天线测向机、交叉环(框)形天线测向机、间隔双环(框)形天线测向机、单极子(加载)天线测向机、对称阵子(垂直、水平)天线测向机、对数天线测向机、行波环天线测向机、磁性天线测向机、微波透镜天线测向机等;7.依照测向机示向度读出方式分类有:听觉测向机、视觉测向机、数字测向机;8.依照测向机使用接收机的信道分类有:单、双信道测向机、多信道测向机。
像上面的分类方法,可能还有一些,这里不再赘述。
测向原理及测向体制概述。
在测向机家庭中,依据不同的测向原理,可以把现有的测向机归纳为不同的测向体制、体系和样式。
以下将分别介绍它们的工作原理和特点。
一、幅度比较式测向体制幅度比较式测向体制的工作原理是:依据电波在行进中,利用测向天线阵或测向天线的方向特性,对不同方向来波接收信号幅度的不同,测定来波方向。
例如:间隔设置的四单元U形天线阵、小基础测向(阿德考克)机,如图(6)所示。
其表达公式如公式(1)所示。
U ns=kU13SinθCosεU ew=kU24CosθCosεU nsθ=arctg—— (1)U ew上面的公式中:U ns、U ew分别为北-南、东-西天线感应电压,θ为来波方位角,ε为来波仰角,k为相位常数,2bπk= ———λ其中:b为天线间距,λ为工作波长。
对于360度(θ)不同方向的来波,北-南天线感应接收信号的幅度遵循正弦Sinθ规律,东西天线感应接收信号的幅度遵循余弦Cosθ规律,有了两组信号幅度,测向时设法对二者求解或显示它们的反正切值,即可得到来波方向。
这只是幅度比较式测向体制中的一个典型的测向机例子。
图6 四单元阿德考克天线阵幅度比较式测向体制的原理应用十分广泛,其测向机的方向图也不尽相同。
例如:环形天线测向机、间隔双环天线测向机、旋转对数天线测向机等,属于直接旋转测向天线和方向图;交叉环天线测向机、U形天线测向机、H 型天线测向机等,属于间接旋转测向天线方向图。
间接旋转测向天线方向图,是通过手动或电气旋转角度计实现的。
手持或佩带式测向机通常也是属于幅度比较式测向体制。
这是不再赘述。
幅度比较式测向体制的特点:测向原理直观明了,一般来说系统相对简单,体积小,重量轻,价格便宜。
小基础测向体制(阿德考克)存在间距误差和极化误差,抗波前失真的能力受到限制。
频率覆盖范围、测向灵敏度、准确度、测向时效、抗多径能力和抗干扰能力等重要指标,要根据具体情况做具体分析。
二、沃特森-瓦特测向体制沃特森-瓦特测向体制的工作原理:沃特森-瓦特测向机实际上也是属于幅度比较式的测向体制,但是它在测向时不是采用直接或间接旋转天线方向图,而是采用计算求解或显示反正切值。
鉴于它在测向机家族中的特殊地位和目前仍然在广泛应用,所以在此单独说明。
基本公式同公式(1)。
正交的(Sinθ、Cosθ)测向天线信号,分别经过两部幅度、相位特性相同的接收机进行变频、放大,最后求解或显示反正切值,解出或显示来波方向。
属于沃特森瓦特测向机的有:多信道沃特森-瓦特测向机、单信道沃特森-瓦特测向机。
这里所说的多信道,通常是指三信道,另外一个信道的作用是与全向天线相接,以解决“180度不确定性”和“值班收信”问题。
多信道沃特森-瓦特测向原理方框图如图(7)所示。
图7 多信道沃特森-瓦特框图单信道沃特森-瓦特测向机是将正交的测向天线信号,分别经过两个低频信号进行调制,而后通过单信道接收机变频、放大,解调出方向信息信号,然后求解或显示反正切值,给出来波方向。
单信道沃特森-瓦特测向机原理方框图如图(8)所示。
图8 单信道沃特森-瓦特框图沃特森-瓦特测向体制的特点:多信道沃特森-瓦特测向机测向时效高,速度快,在良好场地上测向准确,而且CRT显示方式,还可以分辨同信道干扰。