无线电测向技术——测向解决方案

前言

　　快速简便地测向、分析一些颇具挑战的信号，如宽带信号或短暂信号，需要测向机能够精准同步地处理大量频道。这种处理方式特别适用于未知频率上的瞬时信号，例如:跳频、猝发、GSM、CDMA等信号。

　　对于严重重叠的信号或密集信号，则需要测向机具备极高的信道分辨率、邻道抑制和高速扫描的能力。采用最新的三通道测向技术，并在高分辨率功能的支持下，即使面对复杂的宽带信号，测向机也能准确截获并对其进行分析。这得益于更宽的FFT 实时带宽、改进的测量评估功能和极高的扫描速度，使测向机能够在极短的时间内有效完成任务。

测向准确度和稳定性

　　测向机的测向准确度和稳定性在字面上的含义是非常容易理解的，然而，真正探究测向机的这些性能却并非易事。虽然许多产品样本上都或多或少地定义了“仪器精度”和“系统精度”，也给出了一些指标数值，但这仅为参考数据，因为它们不包含真实电磁环境的影响。

　　表1分析了这两项参数，并且提出了罗德与施瓦茨公司（R&S）的新建议。



　　本文考虑一个圆形天线阵，其直径越大，抗反射的能力越强。图1展示了在处理同样的反射波干扰时，宽孔径天线比窄孔径给出更高的精确度。


图1 圆形天线阵对反射波干扰的处理

　　事实上，为了避免测向模糊性，天线振子间的距离是有限制的。所以，对于任一频率的天线孔径取决于天线振子的数量。

　　图2比较了振子间距离相同的分别具有5和9个振子的两副测向天线。可以看出，天线振子越多，测向天线就具有更高的测向准确度、灵敏度和抗波前失真能力。基于这种原因，Rohde&Schwarz总是尽量使用更多的振子。有数据表明，罗德与施瓦茨公司的带有9个振子的测向系统在总体测向精度指标上，优于带有5个振子的测向系统2～3倍，另外，其测向值的稳定性相应提高。


图2 不同振子的测向天线比较

　　低截获信号与预分类器分析

1 测向/定位低截获概率信号

　　在测向和定位无线电信号过程中，经常遇到低截获概率的信号。具有下列特性的信号，对于任何测向机来说都是一个很大的挑战:

　　◆ 跳频网络通信网络中，大量电台并行工作;

　　◆ 大范围的跳频，如数百兆赫兹（MHz）;

　　◆ 在数百兆赫兹（MHz）的宽频谱上存在短脉冲信号;

　　◆ 信号密集环境中的短脉冲。

　　这些信号很难通过操作员手工截获，必须通过具有自动处理大量数据能力的设备，例如:预分类器。另外,为了发现此类信号的发射机，需要同步扫描测向网络。

2 短时信号的截获概率

　　以下详细列出了短时信号的不同发射时间对应100 MHz扫描的截获概率（POI）。

◆ 发射机参数:

信道间隔 25 kHz;

跳频范围 50 MHz;

跳速 300 Hops/s and 1000 Hops/s。

◆ 测向机参数:

扫描范围 100 MHz / 200 MHz / 500 MHz;

信道间隔100 kHz。




图3 DDF05E截获概率

　　图3显示了在不同扫描范围（100 MHz、200 MHz、500 MHz）条件下，DDF05E的截获概率。

3 预分类器

　　预选器的功能是：自动侦查和分类所有重要信号。其工作原理是:首先测量所有在静噪电平之上的信号带宽、发射时间和其他技术参数;然后，用软件比较分析这些信号与在内存中的其他信号的相似性。从而测向系统即可对这些信号进行分类:

　　* 信号类型——跳频，线性调频脉冲或脉冲;

　　* 方位角和仰角（HF);

　　* 信号带宽;

　　* 信号中心频率;

　　* 信号的发射时间;

　　* … 。

　　并且，在频谱窗口标记出所有的预分类信号以便于观察。

　　预分类器具有两个优点:

　　（1） 测向机在扫描时收集的海量信息压缩为需要的关键信息。由于数据量减少很多，当一个网络中所有测向机需要联合定位时，不需要高速数据连接。

　　（2） 自动分类。相对于操作员的人工分类节省了大量时间。
作者：罗德与施瓦茨中国有限公司 丁浩   来源：中国无线电管理