天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀的製作方法

2023-12-02 09:50:16 3

專利名稱：天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀的製作方法
技術領域：
天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀技術領域本發明涉及一種對無線電波發射源進行測向定位的無線電監 測設備，具體說是一種利用雷射作指向，集接收、測定、顯示為一體的對電 磁波進行解調、顯示、測向、定位的無線電監測設備。
背景技術：
為了國家安全，國家安全、公安、無線電管理部門要對境外 敵對勢力釆取高科技射頻發送信息、恐怖分子盜用國家頻率資源進行遙控實 施犯罪、以及其它違法盜用頻率的行為進行嚴厲的打擊。首先就必須對無線 電波發射源進行快速準確的測向定位。這樣才能不給犯罪分子可乘之機。為 實現該目的，無線電管理部門往往釆用分頻段、分極化的直線式或螺旋式振 子組成的定向接收天線分別與接收機、場強儀等監測儀器靠饋線連接組成分 立式的測向定位裝置，該裝置只能對與其相對應的頻段和極化波進行測向定 位，且最大的弊病就是距離發射源較遠時因信號弱，在直射波、反射波與折 射波的作用下難以分辨實際來波方向，當接近發射源時，又由於設備靠饋線 或接收部分自身感應的信號場強足夠大，已達到飽合狀態，所顯示的被測信 號值隨距離變化甚微，或根本不再變化而失去指示作用，使測向定位只能憑 肉眼直觀和經驗查找目標，不僅耗時費力，還使測向定位的精確度大打折扣。 尤其是同址同頻多信號源的情況下，就更難判定出真正的目標信號源。還由 於天線、饋線與儀器設備連接時其饋線截面積、長短及接口實際阻抗、信號 實際衰減不同，將造成設備讀出數值的較大誤差。嚴重影響監測人員在測向
定位中作出正確判斷。而且所述裝置在查找信號源時，不便於攜帶、偽裝和 快速行進，容易被犯罪分子發現後逃跑或消匿證據，特別是障礙物較多的時 候，將嚴重影響測向定位的時間和進度。可能會給犯罪分子以可乘之機。同 時，由於所述裝置為分立式結構，饋線經常活動還容易出現接觸不好或斷路 現象也影響該設備的正常使用。發明內容本發明主要是解決在無線電測向定位中，發射源距離較遠時 因信號弱，在直射波、反射波與折射波的作用下難以分辨實際來波方向，距 離較近時信號變化不明顯或不變化失去控制的問題。同時解決由於天線饋 線、連接方式和接觸不良給設備帶來的顯示數值的較大誤差和對測向定位準 確度的影響，以及不便攜帶、偽裝和快速行進等問題。本發明的方案如下所述該實用新型包括寬帶接收機、頻率計、場強指 示表、數碼場強表、壓控訊響器、直流電源、電源開關，還包括數/模轉換 電路、雷射發射器、方向指示器、充電器、消擾開關、音調、音量調節開關， 它是通過設置互Q式平面形振子構成的天線總成，將該天線總成及其它所有 部件均置於為一開口端構成的整體外形的金屬屏蔽腔內，且將天線總成輸出 經饋纜與寬帶接收機、頻率計的高頻輸入端連接，頻率計輸出接至場強指示 表輸入，將寬帶接收機或頻率計的鑑頻端引出接入數/模轉換電路輸入，再 將數模轉換電路輸出控制端分別接至數碼場強表、壓控訊響器和雷射發射器 輸入控制端實現的。本發明與現有技術相比具有的優點和積極效果1、由於將天線設置在為一開口端的金屬屏蔽腔體內，利用金屬的屏蔽
作用避開外部電磁波的影響，使天線只接收正向來波，而將正向來波以外的 信號降到最小，同時將使天線總成、聯接饋線、接收機、頻率計、場強指示 表、數碼場強表、壓控訊響器、數/模轉換電路、雷射發射器及直流電源等 也都置於屏蔽體的有效屏蔽之內，使接收信號具有良好指向性和極強的來波 角度分辨性能，以天線電磁感應定向接收無線電發射源的高頻信息，從而達 到精確測向定位的目的。2、採用互Q式平面形新型振子，及由兩個振子數目相等、極性相反、 相互對稱的振子組構成的天線總成加上屏蔽腔體的有機結合，不僅縮小了天線體積，減少了佔位空間，且在保證單個振子幾何尺寸與工作波長比例為1/2不變的情況下，使小几何尺寸匹配大波長、 一天線工作於多頻段多極化的電 磁波環境。同時利用金屬屏蔽作用和互Q式平面形振子特有的不同角度接收 面，對不同角度的來波所呈現的感應信號強弱不同的特性，最大限度地提升 不同來波方向與角度變化引起的接收場強差值，從而消除因電磁極化不同在 天線振子上產生信號幅度上的較大差別對測向定位帶來的誤差，使同一天線 對不同極化波信號的接收測向定位成為現實。同時改變了傳統直線式或螺旋 式振子定位天線結構上的弊病，徹底地解決了在無線電測向定位中，發射源 距離較遠時因信號弱難以分辨實際來波方向，距離較近時信號變化不明顯或 不變化而失去作用的問題。尤其是在同址多信號源的情況下，仍能精確判斷 出真正的目標信號源，從而實現準確測向定位。3、本實用新型將天線、接收機、頻率計、場強指示表、數碼場強表、壓控訊響器、雷射發射器、數/模轉換電路，包括電池、充電插口及聯接線
都置於構成整體外形的金屬屏蔽腔內進行有機結合，改變了傳統的天線與設 備之間分立暴露式的聯接方式，並開創了用雷射束對電磁波進行定位的先 河，首先實現了集接收、測定、顯示、提示為一體的對電磁波進行解調、顯 示、測向、定位的雷射示向數字屏顯音調同步提示天線與設備一體化的無線 電監測設備。不僅克服了在連接方式上因饋線接觸不良或斷路給設備帶來的 顯示數值的較大誤差和對測向定位準確度的影響，同時將外形設計成槍式結 構，具有體積小重量輕、使用方便靈活、便於遠程攜帶、有利偽裝和快速行 進的特點。4、 由於該實用新型在天線總成內部的兩組振子金屬連接體之間各振子 間距的二分之一處設置了另一電源供電的消擾線圈，該消擾線圈能有效消除 現場反射折射波場強大於直射波時帶來的強波及特殊環境下的雜波幹擾，進 一步提高測向定位的準確性。5、 由於該實用新型設置了寬帶頻率計，不僅方便了測向頻率與場強的 比對，而且在執行測向任務時，可對其它任何未知高頻信號進行測頻和對已 知頻率進行校驗。更加靈活方便。6、 本實用新型設計了兼容性較好的充電電路，不僅滿足初級為220V、 次級輸出為6V/9V/12V供電，同時具有正負極性不限、交流直流不限的特點和充電的寬適應性，從而滿足任意型充電器使用，給用戶帶來了更多的便 利。7、除此而外，該實用新型還具有設計構思新穎、結構緊湊合理、性能 穩定可靠、定位快速準確、搡作簡便易行、有效節省時間、提高工作效率、
外形美觀大方、適合推廣應用等優點。


圖l是天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀的外形結構圖； 圖2是天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀的天線總成結構示意圖；圖3、圖4是天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀的半波振子 組結構示意圖；圖5是天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀的接線圖。
具體實施方式
由圖1-圖5所示的天線設備一體化雷射示向寬頻帶電 磁波定位儀，是採用互Q式平面形天線振子l,將各典型頻段中心頻率波長 的二分之一長度作為各頻段對應各振子l的參考長度，由高段至低段、由短 到長做成互Q式平面形上下對稱的振子1,在距前一振子留本振子四分之一 波長距離，固接在軸線與各振子呈90°的金屬連接體2上，並保證互Q式平 面形振子1的平面(最大接收面)與金屬連接體2的軸向相同，且兩金屬連 接體2相互平行，而在同一連接體2上的前後相鄰振子1立向呈180° 。組成材質及幾何尺寸形狀相同、帶有振子數目相等、極性相反、軸向平行、相 互對稱、由金屬連接體2連接的各對應不同頻段波長振子1合成的兩個天線 振子組。為了消除強波幹擾，在兩天線振子組的兩連接體2之間各振子1間 距的二分之一處設置了消擾線圈3，為保證設備具有良好方向性，在天線振 子組兩側及後部加裝了防擾屏蔽板4，並由所述屏蔽板4、屏蔽板4內的天 線振子組和消擾線圈3共同構成天線總成5。在天線總成5的頂部固定一方 向指示器19，在屏蔽板4形成的腔體開口內固定有雷射發射器6，並由天線 總成5、方向指示器19和雷射發射器6組成了本發明槍式結構的頭部。本發 明的其它部件如寬帶接收機7、頻率計8、場強指示表9、數碼場強表IO、 壓控訊響器ll、數/模轉換電路12、直流電源、電源開關13、充電口 14、 消擾開關15、音調、音量調節開關16、 17、照明開關18均固定在槍身與槍 柄部分且置於構成整體外形的金屬屏蔽腔內。所述天線總成5接收信號從兩 金屬連接體2同名端用專用電纜引出，在屏蔽腔內與寬帶接收機7和頻率計 8的高頻輸入端連接，而將頻率計8輸出端與場強指示表9輸入端連接，將 寬帶接收機7或頻率計8的場強模擬信號電壓經鑑頻端引出接入數/模轉換 電路12輸入，再將數/模轉換電路12輸出端分別接至數碼場強表10、壓控 訊響器11和雷射發射器6的輸入控制端。打開電源開關13本實用新型即可工作，當有正向來波進入天線總成5 腔體時，與其頻率波長相對應的振子1產生感應電動勢形成諧振，由於前後 振子l間的距離為1/4波長，所以就產生了此振子l與前振子l和後振子l 的諧振感應變化，由於前振子l來波到達角比此振子l提前l/4波長，相位 相對提前90° ,使此振子1的諧振被到達前振子1時，與前振子1導體上的 電流方向相同，場強疊加，電動勢一致，使此方向的信號得到增強。前振子 1起了有源引向器的作用。而後振子1來波到達角比此振子至少落後1/4波 長，其相位滯後90。，在此振子1的諧振波到達後振子1時相位差180。， 電流方向相反，電動勢相反。使此方向的信號受到最大程度的減弱，後振子 l起到了有源反射器的作用。使整體天線振子組具有單方向的接收特性，加
之兩側及後部設置金屬屏蔽體4及縫隙朝向限制，使此天線具有極銳的方向 性。因此當發射源發射的電磁波由正向開口進入並與之頻率波長相對應的振 子1產生諧振時，諧振的高頻信號通過天線總成5的上下半波振子l，經振子 組金屬連接體2同名端由饋纜分別送入寬帶接收機7和頻率計8的高頻輸入 端。寬帶頻率計8的頻率信號同時送入場強指示表9指示，在寬帶接收機7
混頻後的鑑頻部位即鑑頻端取出頻率場強模擬信號變化電壓，經數/模轉換 電路12變成數位訊號再作放大處理，將場強-120dB至-26dB間強度的變 化，變換成範圍為0.001—2V數字電壓，作為對數、聲、光的同步控制信號。 具體將其分成三路1路送至數碼場強表10作相應數值顯示；第2路用來控 制方波音頻壓控訊響器11，根據收到相應場強信號大小，在0. 001—2V電壓 變化範圍內，對應發出40—20000赫茲方波音頻聲調的聽覺信息；第3路送 至雷射發射器6輸入控制端。為了直觀指示最強信號時的來波方向，本發明 採用雷射東發射作為方位指示。在場強信號電壓達到設定的門限值時，雷射 發射器6自動導通，使之發出雷射東指示。該雷射束可在IOO米距離內準確 定位電波輻射源。雷射東照射的位置就是電波發射源位置。另外，根據實際
使用時可能出現的現場反射折射波場強大於直射波的情況即有強波幹擾時， 可打開天線消擾開關15避開幹擾。為了方便夜間搡作，在接收機7屏蔽盒
內設置了照明燈，由照明開關18控制。考慮對設備充電的寬適應性，設計 了兼容性較強的充電電路及充電口 14，凡初極220V次極輸出為6V/9V/12V 正負極性不限、交流直流不限的任意型充電器都可使用。機內電池充滿電後， 滿負荷工作時間大於6小時。為便於操作和攜帶，本儀器設計成挎帶式微衝 槍形，全部重量含電池為1.77Kg。搡作簡便，實用性強。
權利要求1、一種天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀，包括寬帶接收機(7)、頻率計(8)、場強指示表(9)、數碼場強表(10)、壓控訊響器(11)、直流電源、電源開關(13)，還包括數/模轉換電路(12)、雷射發射器(6)、方向指示器(19)、充電口(14)、消擾開關(15)和音調、音量調節開關(16、17)、照明開關(18)，其特徵在於該定位儀設置了以互Ω式平面形振子(1)構成的天線總成(5)，將該天線總成(5)及其它所有部件均置於為一開口端構成的整體外形金屬屏蔽腔內，且將天線總成(5)輸出經饋纜與寬帶接收機(7)、頻率計(8)的高頻輸入端連接，而頻率計(8)輸出端與場強指示表(9)輸入相連接，將寬帶接收機(7)或頻率計(8)的鑑頻端引出接入數/模轉換電路(12)輸入，再將數/模轉換電路(12)輸出端分別接至數碼場強表(10)、壓控訊響器(11)和雷射發射器(6)輸入控制端構成。
2、根據權利要求l所述的天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位 儀，其特徵在於天線總成(5)是釆用互Q式平面形天線振子(1)的兩個材質及幾何尺寸形狀相同、帶有振子數目相等、極性相反、軸向平行、相互 對稱、由兩平行的金屬連接體(2)連接的各對應不同頻段波長振子(1)合 成的兩個天線振子組，在兩振子組金屬連接體(2 )之間各振子(1 )間距的 二分之一處設置消擾線圏(3)，及在天線振子組兩側和後部所設防擾屏 蔽板(4)結合起來構成。
專利摘要本實用新型公開了對無線電波發射源進行準確測向定位的天線設備一體化雷射示向寬頻帶電磁波定位儀。它是設置互Ω式平面形振子構成的天線總成，將天線總成及其它所有部件置於一開口端構成的整體外形金屬屏蔽腔內，將天線總成輸出經饋纜與寬帶接收機、頻率計的輸入端連接，頻率計輸出端與場強指示表輸入相連接，寬帶接收機或頻率計的鑑頻端接入數/模轉換電路輸入，再將數/模轉換電路輸出分別接至數碼場強表、壓控訊響器和雷射發射器輸入控制端構成。該儀具有設計構思新穎、結構緊湊合理、性能穩定可靠、天線方向角度分辨力強、定位快速準確、操作簡便易行、提高工作效率、體積小重量輕、外形美觀大方、便於攜帶假裝、適合推廣應用等優點。
文檔編號G01S1/70GK201047870SQ20072009364
公開日2008年4月16日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者王新友, 王新民 申請人:王新民;王新友