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多信道無線電測向儀的製作方法

2023-12-02 10:11:51

專利名稱:多信道無線電測向儀的製作方法
技術領域:
本實用新型可用於無線電測向,具體為一種多信道無線電測向儀。
背景技術:
在無線電管理、通信網絡建設、雷達設備檢測、國家安全和軍事偵察活動中,往往需測量空間無線電波的來源方向。在眾多測量儀器中,以多天線共軛相干測量儀較為準確快速。傳統的共軛相干測向儀需要採用多臺共用同一時鐘源的無線電接收機,每一臺接收機在一次採集中只和一個天線連接,所有接收機嚴格同步採集,然後比較採集到的波形之間的相位,得到被測信號在不同天線接收到的相位差。當天線數量超過接收機數量時,可以用射頻開關切換接收機和不同天線連接,通過多次測量得到所有天線接收到的被測信號的相位差,這個相位差可以解算出信號方向。測量時可以將所有接收機調節到被測信號頻率,且通帶頻率和被測信號一致,這樣的測向方法稱窄帶測向,所用儀器為窄帶測向儀。測向時也可以將所有接收機通帶頻率放寬,覆蓋到多個被測信號,採集後採用付利葉變換或濾波等數位訊號處理技術將特定的被測信號分離出來,再逐個解算方向。這樣的方法稱寬帶測向,所用儀器為寬帶測向儀。
傳統相干測向儀必須共享完全相同的本振時鐘,而且無線電接收機往往有多極本振,導致接收機之間需要多個聯線,系統複雜度提高;按照共享時鐘方式連接的模塊不能獨立工作,缺乏靈活性;本振信號本身是一種射頻信號,通過電纜連接容易造成相位測量不穩定。

發明內容
本實用新型的目的在於提出一種結構簡單、與基準時鐘同步,各接收機模塊可獨立工作也可以同步工作實現測向的多信道無線電測向儀。
本實用新型提出的多信道無線電測向儀由接收天線1、射頻開關組合2和無線電接收機3組成(其結構如圖1所示),其中,接收天線1為M個,接收天線1的輸出端分別連接相應的射頻開關組合2的輸入端,無線電接收機3為N個,射頻開關組合2的輸出端分別連接相應的無線電接收機3的輸入端,其中任一臺無線電接收機3的參考時鐘輸出端通過參考時鐘連接線4連接到其他無線電接收機參考時鐘的輸入端。
本實用新型中,也可以將無線電接收機3的參考時鐘的輸入端分別通過參考時鐘連接線4連接到其他時鐘源5。
本實用新型中,2≤N≤M≤64。
本實用新型中,接收天線和無線電接收機可以有多個,設接收天線數量為M,接收機數量為N,通常2≤N≤M≤64。接收天線和無線電接收機的數量不需要相同。所有無線電接收機都有獨自的本振,每個接收機的本振都可由接收機的基準時鐘倍頻或分頻得到,每個無線電接收機的基準時鐘都可以獨立工作或和一個外部時鐘同步。進行測向時,所有參加測向的接收機的基準時鐘都必須相互同步。具體是由其中一臺接收機輸出基準時鐘,或從外部引入基準時鐘,連接到剩下所有無線電接收機的基準時鐘參考輸入,這些有參考輸入的接收機都將各自得到的基準時鐘和參考輸入鎖相同步。
本實用新型中,各接收機在每一次時鐘同步後,本振相位存在一個固定偏差,這個偏差不隨時間變化,但是各接收機本振可能有不同的偏差,且這個偏差不是確定值。假設電磁波到達接收天線j(1<=j<=M)的相位是φj,無線電接收機i(1<=i<=N)的本振偏差是θi,當無線接收機i和天線j連接時測到的相位是φj+θi。共軛相干測向的目的是測出不同天線間的相位差φj-φj』(1<=j』<=M,j』<>j)。對M個接收天線,需要測出相位差M個,加上無線電接收機本振偏差N個,共M+N個變量,N個接收機同時對相同信號,不同天線連接組合進行(M+N)/N次測量就可以解算出所有測向參數。
例如,天線數量M=接收機數量N=5時,第一步,將天線(1)-(5)和接收機(1)-(5)依次接通,所有接收機同時測量,得到(φ1+θ1)=a1(φ2+θ2)=a2……(φ5+θ5)=a5其中a1到a5為測得的數值。
第二步,將接收機(1)和接收天線(2)連接,接收機(2)和接收天線(3)連接,依次類推,接收機(4)和接收天線(5)連接,接收機(5)和接收天線(1)連接,所有接收機同時測量,得到(φ2+θ1)=b1(φ3+θ2)=b2……(φ1+θ5)=b5其中b1到b5為測得的數值。
將第一步得到的方程和第二步得到的方程對應相減,得到(φ1-φ2)=a1-b1(φ2-φ3)=a2-b2……(φ5-φ1)=a5-b5以上方程就是各天線接收到的信號相位差,可以進行測向計算。總共需要2次測量,剛好等於(M+N)/N,(M=N=5)。
又如,天線數量M=5,接收機數量N=2時,第一步,將接收天線(1)、(2)和接收機(1)、(2)依次接通,所有接收機同時測量,得到(φ1+θ1)=a1(φ2+θ2)=a2第二步,將接收天線(2)、(3)和接收機(1)、(2)依次接通,所有接收機同時測量,得到(φ2+θ1)=b1(φ3+θ2)=b2第三步,將天線(5)、(4)和接收機(1)、(2)依次接通,所有接收機同時測量,得到(φ5+θ1)=c1(φ4+θ2)=c2第四步,將天線(1)、(5)和接收機(1)、(2)依次接通,所有接收機同時測量,得到(φ1+θ1)=d1(φ5+θ2)=d2其中,a1,a2,b1,b2,c1,c2,d1,d2為測量得到的數值。經過簡單計算可得(φ1-φ2)=a1-b1(φ2-φ3)=a2-b2(φ3-φ4)=b2-c2(φ4-φ5)=c2-d2(φ5-φ1)=d2-a1以上是測向所需全部數據。對於M=5,N=2時(M+N)/N=3.5,需要最少測量次數為4次,即(M+N)/N向上取整。
本實用新型的工作過程如下1、將所有接收天線和接收機連接到射頻開關組合,啟動系統軟體,軟體為現有技術製得;2、根據預先選擇好的測量步驟,用射頻開關組合按照規則依次接通天線和接收機,測量射頻信號相位;3、將測到的相位計算成天線間的相位差,進行測向計算;4、一次測向完成後可以進行下一次測向,進入其他功能或退出。
比起傳統共用本振的系統,本實用新型電纜連接更簡潔,功能更靈活,各接收機在測向之餘可以分別檢測各自的頻段,達到高速寬帶頻譜檢測或多電臺監聽的目的。
本實用新型可適用於無線電測向。本實用新型結構簡單,構思新穎,成本低廉。


圖1為本實用新型的結構圖示。
圖中標號1為接收天線,2為射頻開關組合,3為無線電接收機,4為參考時鐘連接線,5為時鐘源。
具體實施方式
下面通過實施例進一步說明本實用新型。
實施例1,9kHz-2.7GHz頻率範圍內的無線電測向儀儀器採用天線型號HR-27T,採用9個內部天線單元,相互位置在平面正9邊形頂點,最大駐波比2.0,全向接收,尺寸直徑1米,厚0.4米。射頻開關組合選用PIN信號開關,最大駐波比1.6。無線電接收機採用NI PXI-5660接收機模塊。本振參考連接採用NI PXI-1045機箱背板的PXI時鐘總線。將接收天線1的輸出端分別連接相應的射頻開關組合2的輸入端,射頻開關組合2的輸出端分別連接相應的無線電接收機3的輸入端,無線電接收機3的參考時鐘輸出端通過參考時鐘線連接線4連接到其他無線電接收機參考時鐘的輸入端。
權利要求1.一種多信道無線電測向儀,由接收天線(1)、射頻開關組合(2)和無線電接收機(3)組成,其特徵在於,接收天線(1)為M個,接收天線(1)的輸出端分別連接相應的射頻開關組合(2)的輸入端,無線電接收機(3)為N個,射頻開關組合(2)的輸出端分別連接相應的無線電接收機(3)的輸入端,其中任一臺無線電接收機(3)的參考時鐘輸出端通過參考時鐘線連接線(4)連接到其他無線電接收機參考時鐘的輸入端。
2.根據權利要求1所述的多信道無線電測向儀,其特徵在於將無線電接收機(3)的參考時鐘的輸入端分別通過參考時鐘連接線(4)連接到其他時鐘源(5)。
3.根據權利要求1所述的多信道無線電測向儀,其特徵在於2≤N≤M≤64。
專利摘要本實用新型可用於無線電測向,具體為一種多信道無線電測向儀。由接收天線、射頻開關組合和無線電接收機組成,接收天線的輸出端連接射頻開關組合的輸入端,射頻開關組合的輸出端連接無線電接收機的輸入端,一臺無線電接收機的參考時鐘輸出端通過參考時鐘線連接線連接到其他無線電接收機參考時鐘的輸入端;接收天線為M個,無線電接收機為N個;其中2≤N≤M≤64。比起傳統共用本振的系統,本實用新型電纜連接更簡潔,功能更靈活,各接收機在測向之餘可以分別檢測各自的頻段,達到高速寬帶頻譜檢測或多電臺監聽的目的。本實用新型可適用於無線電測向。本實用新型結構簡單,構思新穎,成本低廉。
文檔編號G01S5/02GK2807275SQ20052004279
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月23日 優先權日2005年6月23日
發明者楊道田, 邵暉 申請人:成都華日通訊技術有限公司, 上海聚星儀器有限公司

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