CN101951299A - 一种双信道同步无线电接收机的测向方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双信道同步无线电接收机的测向方法和装置。采用参考天线和定向天线同步接收目标信号同一时刻的幅度，定向天线转动而参考天线不动。参考天线接收到的目标信号幅度变化就代表了目标信号和电波传递路径波动，把这个波动从定向天线接收到的幅度中计算扣除，扣除波动后的定向天线接收幅度变化就代表了天线指向和目标偏角的变化。扣除波动后的定向天线幅度最大方向就是电波射来的方向，且不受目标信号幅度波动的影响。定向天线和参考天线测量的时间必须同步，同步精度直接影响到对目标信号波动的消除能力。本发明的双接收机幅度测向法通过两个接收机同步测量定向天线和参考天线接收到的目标信号，克服目标信号源功率波动和信道波动的影响，给出了一个对实际信号适应性更强的测向方法。

Description

一种双信道同步无线电接收机的测向方法和装置

技术领域

本发明属于测试测量技术领域中的无线电测向技术领域，具体涉及一种双信道同步无线电接收机的测向方法和装置。

背景技术

在无线电测向中，用定向天线寻找最大信号方向确定信号方位是一个传统的方法。传统方法使用定向天线和无线电接收机连接，读取感兴趣的信号的幅度，通过手动或自动旋转定向天线，寻找接收到最大信号的指向，将这个指向定为信号方向。这种方法设备简单，在目标信号稳定的条件下测向稳定可靠，比起相位参考测向还有抗多径反射的特点。但是这种方法受限制于被测目标信号的幅度稳定度和信号传输路径的稳定度。当被测信号稳定时，才能较准确的定向。如果被测信号幅度随时间波动或者传输路径扰动，会导致接收机接收到的目标信号幅度波动。这种波动叠加到定向天线指向带来的幅度变化之上，会使得测向不准甚至无法进行。本发明就是针对目标信号波动情况下进行准确测向的方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在目标信号幅度随时间变化条件下也能稳定可靠测向的双信道同步无线电接收机的测向方法和装置。

本发明提出的双信道同步无线电接收机的测向方法，其核心是引入参考天线，并且和定向天线同步接收目标信号同一时刻的幅度，定向天线转动而参考天线不动。这样，参考天线接收到的目标信号幅度变化就代表了目标信号和电波传递路径波动，把这个波动从定向天线接收到的幅度中计算扣除，那么扣除波动后的定向天线接收幅度变化就代表了天线指向和目标偏角的变化。也就是说扣除和的定向天线幅度最大方向就是电波射来的方向，且不受目标信号幅度波动的影响。其中要特别注意的是，定向天线和参考天线测量的时间必须同步，同步精度直接影响到对目标信号波动的消除能力。

本发明提出的双信道同步无线电接收机的测向方法，具体如下：

第一接收机2测量定向天线1接收到的信号幅度，第二接收机5测量参考天线4接收到的信号幅度，同步触发电路3保证第一接收机2和第二接收机5相关的每次测量都发生在同一时刻；在同步采集中，令采集序号为1、2……n，第一接收机2从定向天线1接收到的目标信号功率为P1(1)、P1(2)……P1(n)，第二接收机5从参考天线4接收到的目标信号功率为P2(1)、P2(2)……P2(n)；以第二接收机5采集序号1采集时的目标信号为参考，得到目标信号波动dP：

dP(i)=P2(i)/P2(1),    i=1、2…n                                                                        （1）

扣除目标信号波动的定向天线信号功率P：

P(i)=P1(i)/dP(i) ,    i=1、2…n                                                                           （2）

以上功率单位为瓦特或其他线性功率单位，如毫瓦、微瓦。如果用对数单位，如dBm、dBuV，那么公式(1)、(2)中的除法就变成了减法；

测定信号方向的方法就是找到P(i)曲线的最大值，查找出对应P(i)最大值Pmax时定向天线的指向θmax，则该θmax就是目标信号传来的方向；

其中：同步触发采用下述2种方式中任一种；

(1)同步触发电路3根据设定每次测量时向第一接收机2和第二接收机5发出触发信号，第一接收机2和第二接收机5同时采集，一次采集完成后，同步触发电,3再发出下一次触发信号，让第一接收机2和第二接收机5再次采集，周而复始，实现对定向天线1和参考天线4信号同步的连续测量；第一接收机2和第二接收机5测量的结果汇总到计算机进行幅度计算和目标信号波动扣除；

计算机可以内嵌在第一接收机或第二接收机里面，也可以通过数据连接和接收机独立。这种方式中，2台接收机都必须具有接收外部触发开始采集的功能。

(2)第一接收机2每次采集测量时发送一个开始采集的触发脉冲，通过同步触发电路3传递给第二接收机5，第二接收机5在接收到触发时采集参考天线4的信号，或者第二接收机5每次采集测量时发送一个开始采集的触发脉冲，通过同步触发电路3传递给第一接收机2，第一接收机2在接收到触发时采集定向天线1的信号；

在这种方式中，1台接收机必须具有发出触发信号的功能，这个触发信号的开始时刻和采集开始时刻同步，另一台接收机必须具有接收触发信号的功能，在接收到触发信号的时刻开始无线电信号采集。

本发明提出的双信道同步无线电接收机的测向装置，由定向天线1、第一接收机2、同步触发电路3、参考天线4和第二接收机5组成，其中：定向天线1连接到第一接收机2，第一接收机2连接到一个同步触发电路3，参考天线4连接到第二接收机5，第二接收机5连接到同步触发电路3；第一接收机2测量定向天线1接收到的信号幅度，第二接收机5测量参考天线4接收到的信号幅度，同步触发电路3保证第一接收机2和第二接收机5相关的每次测量都发生在同一时刻。

 本发明中，把测量序号i和定向天线指向θ关联的方法和传统单接收机最大信号测向方法相同，以下作为相关信息解释。

 对手动转动定向天线，实际上只关心最大信号点的天线方向，所以可以不断调整定向天线方向，直到扣除目标信号波动后的功率P最大，读取此时的定向天线指向就是θmax。

对于自动转动的定向天线，可以通过转速、时间关联计算得到每一个采样时刻的定向天线角度θ(i)。也可以通过驱动天线转动的电机码盘直接读取到每一个采集时刻的天线角度θ(i) （i=1、2……n）。当找到采集序号j，使得P(j)=max{P(i)，i=1、2……n } 时，最大功率指向角θmax=θ(j)。在此基础上还可以通过序号j点附近的若干点(3-10点)进行曲线拟合，内插出更高精度的测向值。

综上所述，本发明的双接收机幅度测向法通过两个接收机同步测量定向天线和参考天线接收到的目标信号，克服目标信号源功率波动和信道波动的影响，给出了一个对实际信号适应性更强的测向方法。

附图说明

图1为本发明装置结构图示。

图2为信号波动扣除处理示意图。其中：(a)为第一接收机从定向天线接收到的目标信号功率，(b)为第二接收机从参考天线接收到的目标信号功率，(c)为扣除目标功率波动后的定向天线接收功率。在测量序列1、2……n的过程中定向天线对应的指向为0度到360度，其中，扣除波动后功率最大值对应的天线指向是θmax。则θmax就是目标信号来向。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

系统中定向天线1选用大泽 ZN30701双脊喇叭天线，第一接收机2和第二接收机5都采用NI PXI-5660，同步触发电路3选用NI PXI-1045机箱，参考天线4选用AOR DA5000。将上述各部件按图1所示方式连接，该领域技术人员均能顺利实施。

测向时，具体步骤如下

<1>将定向天线所在圆周n等分(n一般取360)，按顺指针方向每个位置分别记为θ(1), θ(2), θ(3),…, θ(n)。

<2>将定向天线1旋转至位置θ(1)。

<3>由第一接收机 2通过同步触发电路3的背板总线发送触发脉冲给第二接收机5，启动两信道同时采集。

<4>采集完成，记录第一接收机 2得到的电平为P1(1)，第二接收机5得到的电平为P2(1)，单位为毫瓦(mW)。

<5>定向天线1旋转到下一位置θ(2)，重复步骤<2>~<4>，直至旋转一周遍历完所有角度θ(1), θ(2), θ(3),…, θ(n)。第一接收机 2得到的电平为P1(2)、P1(3)、…P1(n)，第二接收机5得到的电平为P2(2)、P2(3)、…P2(n)。

<6>以第二接收机5采集序号1采集时的目标信号为参考，得到目标信号波动dP为：

dP(i)=P2(i)/P2(1),    i=1、2…n  

<7>第一接收机 2的电平值扣除信号波动dP后得到定向天线1接收到的信号功率P：

P(i)=P1(i)/dP(i) ,    i=1、2…n     

<8>求得P(i)序列中最大值Pmax，以及Pmax所对应的位置i，所以位置i时定向天线的指向θmax即为目标信号传来的方向。

传统的比幅法测向，由于传输路径上信号强度的波动，定向天线幅度会受到干扰，其电平幅度和发射方向没有直接关系。而运用新测向方法，通过全向天线的比对，克服传输路径对信号幅度的影响(dP)，可以迅速准确地测到信号的发射方向，满足设计要求。

Claims (2)

1.一种双信道同步无线电接收机的测向方法，其特征在于具体如下：

第一接收机(2)测量定向天线(1)接收到的信号幅度，第二接收机(5)测量参考天线(4)接收到的信号幅度，同步触发电路(3)保证第一接收机(2)和第二接收机(5)相关的每次测量都发生在同一时刻；在同步采集中，令采集序号为1、2……n，第一接收机(2)从定向天线(1)接收到的目标信号功率为P1(1)、P1(2)……P1(n)，第二接收机(5)从参考天线(4)接收到的目标信号功率为P2(1)、P2(2)……P2(n)；以第二接收机(5)采集序号1采集时的目标信号为参考，得到目标信号波动dP：

dP(i)=P2(i)/P2(1),    i=1、2…n                                    （1）

扣除目标信号波动的定向天线信号功率P：

P(i)=P1(i)/dP(i) ,    i=1、2…n                                    （2）

以上功率单位为瓦特或其他线性功率单位，如果用对数单位，那么公式(1)、(2)中的除法就变成了减法；

测定信号方向的方法就是找到P(i)曲线的最大值，查找出对应P(i)最大值Pmax时定向天线的指向θmax，则该θmax就是目标信号传来的方向；

其中：同步触发采用下述2种方式中任一种；

(1)同步触发电路(3)根据设定每次测量时向第一接收机(2)和第二接收机(5)发出触发信号，第一接收机(2)和第二接收机(5)同时采集，一次采集完成后，同步触发电,(3)再发出下一次触发信号，让第一接收机(2)和第二接收机(5)再次采集，周而复始，实现对定向天线(1)和参考天线(4)信号同步的连续测量；第一接收机(2)和第二接收机(5)测量的结果汇总到计算机进行幅度计算和目标信号波动扣除；

计算机可以内嵌在第一接收机(2)或第二接收机(5)里面，也可以通过数据连接和接收机独立；

这种方式中，2台接收机都必须具有接收外部触发开始采集的功能；

(2)第一接收机(2)每次采集测量时发送一个开始采集的触发脉冲，通过同步触发电路(3)传递给第二接收机(5)，第二接收机(5)在接收到触发时采集参考天线(4)的信号，或者第二接收,(5)每次采集测量时发送一个开始采集的触发脉冲，通过同步触发电路(3)传递给第一接收机(2)，第一接收机(2)在接收到触发时采集定向天线(1)的信号；

在这种方式中，1台接收机必须具有发出触发信号的功能，这个触发信号的开始时刻和采集开始时刻同步，另一台接收机必须具有接收触发信号的功能，在接收到触发信号的时刻开始无线电信号采集。

2.一种如权利要求1所述的双信道同步无线电接收机的测向装置，由定向天线(1)、第一接收机(2)、同步触发电路(3)、参考天线(4)和第二接收机5组成，其特征在于定向天线(1)连接到第一接收机(2)，第一接收机(2)连接到一个同步触发电路(3），参考天线(4)连接到第二接收机(5)，第二接收机(5)连接到同步触发电路(3)；第一接收机(2)测量定向天线(1)接收到的信号幅度，第二接收机(5)测量参考天线(4)接收到的信号幅度，同步触发电路(3)保证第一接收机(2)和第二接收机(5)相关的每次测量都发生在同一时刻。

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