CN115656919A - 相位干涉仪的测向天线自检方法及相位干涉仪测向系统 - Google Patents
相位干涉仪的测向天线自检方法及相位干涉仪测向系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种相位干涉仪的测向天线自检方法及相位干涉仪测向系统，包括：步骤1，获取测向主机的频谱电平值，将获取到的频谱电平值与预设的自检样本数据库中的频谱电平值样本进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤2，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；步骤2，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤3，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；步骤3，测向主机分别接收各振子的信号，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，进行步骤4；步骤4，根据步骤1‑3的比对结果生成自检报告。本发明可以降低对人员的能力要求，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线电监测测向技术领域，尤指一种相位干涉仪的测向天线自检方法及相位干涉仪测向系统。
背景技术
为了更好的管理有限的无线电频谱资源，急需一种高效、精确感知无线电磁信号来源的感知设备。其中无线电测向系统的基本功能即为估计和反演无线电信号的发射源方位。
目前常用的天线检测方法，就是在装配测向天线时，各个接口处检测是否连通，然后上电整个测向系统，打开测向软件，设置常见有信号的频段，观察其频谱，判断其测向系统工作是否正常。但这种检测方法受环境影响大，不同的安装环境，测试的信号强度不一样，检测结果主观性强，效率低，而且检测不全面、增加维修难度、提高了作业人员的专业知识储备要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其可以解决现有相位干涉仪的测向天线自检过程中对场地、设备、人员能力要求高以及检测不全面、效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种相位干涉仪的测向天线自检方法，所述相位干涉仪的测向天线自检方法应用于相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪的测向天线自检方法包括：
步骤1，获取测向主机的频谱电平值，将获取到的频谱电平值与预设的自检样本数据库中的频谱电平值样本进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤2，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；
步骤2，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤3，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；
步骤3，测向主机分别接收各振子的信号，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，进行步骤4；
步骤4，根据步骤1-3的比对结果生成自检报告；
步骤5，检测所述自检报告是否有故障报警，若有，则按所述自检报告提示的故障原因及位置对所述相位干涉仪测向系统进行修复，若无，则结束自检动作。
进一步，在所述步骤5中，当所述相位干涉仪测向系统修复完成后，再重复步骤1。
进一步，所述自检样本数据库包含有全频段信号幅度数据、两通道相位差数据以及插损信息数据。
进一步，在所述步骤1中，包括以下步骤：
关闭测向天线电源，开启测向主机电源，设置测向主机接收机带宽。
进一步，在所述步骤2中，包括以下步骤：
开启测向天线电源和测向主机电源；
设置测向主机接收机的起始频率，终止频率，步长;
设置校正源发射起始频率，终止频率，步长；
在20M~8000MHZ频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检。
进一步，在所述步骤3中，包括以下步骤：
开启测向天线电源和测向处理器电源；
设置测向处理器接收机起始频率，终止频率，步长;
设置校正源发射起始频率，终止频率，步长，并设置开关，使校准源信号通过双锥振子，此时的双锥振子作为发射天线，圆周方向的方向性振子作为接收天线；
在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，测向主机接收机分别接收各振子的信号。
本发明还提供一种相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪测向系统为双通道相位干涉仪测向系统，所述双通道相位干涉仪测向系统执行如以上所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，所述双通道相位干涉仪测向系统包括测向主机和测向天线阵，所述测向主机与所述测向天线阵连接。
进一步，所述测向主机包括测向处理器和双通道接收机，所述测向处理器与所述双通道接收机连接。
进一步，所述测向天线阵包括天线开关阵、天线极化选择匹配电路和天线阵元，所述天线开关阵通过所述天线极化选择匹配电路与所述天线阵元连接；其中，
所述天线阵元，用于接收空中无线电电磁波；
所述天线极化选择匹配电路，用于天线的极化选择及阻抗匹配输出；
所述天线开关阵，用于根据相位干涉仪测向算法和测向天线阵自检算法的需求将振子分配到两个接收通道。
进一步，所述天线阵元包括1个全向天线振子和9个方向性振子，每个振子分别配有带极化选择的匹配板。
本发明的有益效果在于：本发明所述相位干涉仪的测向天线自检方法应用于相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪的测向天线自检方法包括：步骤1，获取测向主机的频谱电平值，将获取到的频谱电平值与预设的自检样本数据库中的频谱电平值样本进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤2，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；步骤2，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤3，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；步骤3，测向主机分别接收各振子的信号，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，进行步骤4；步骤4，根据步骤1-3的比对结果生成自检报告；步骤5，检测所述自检报告是否有故障报警，若有，则按所述自检报告提示的故障原因及位置对所述相位干涉仪测向系统进行修复，若无，则结束自检动作。本发明可以解决现有相位干涉仪的测向天线自检过程中对场地、设备、人员能力要求高以及检测不全面、效率低下的问题。
附图说明
图1 是本发明所述相位干涉仪的测向天线自检方法的流程图。
图2 是本发明所述相位干涉仪测向系统的架构图。
图3 是本发明所述天线阵的布局示意图。
图4 是测向主机自检的流程图。
图5 是天线开关阵自检的流程图。
图6 是天线阵自检的流程图。
具体实施方式
请参阅图1-6所示，本发明关于一种相位干涉仪的测向天线自检方法及相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪的测向天线自检方法应用于相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪的测向天线自检方法包括：
步骤1，获取测向主机的频谱电平值，将获取到的频谱电平值与预设的自检样本数据库中的频谱电平值样本进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤2，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；
步骤2，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤3，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；
步骤3，测向主机分别接收各振子的信号，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，进行步骤4；
步骤4，根据步骤1-3的比对结果生成自检报告；
步骤5，检测所述自检报告是否有故障报警，若有，则按所述自检报告提示的故障原因及位置对所述相位干涉仪测向系统进行修复，若无，则结束自检动作。
进一步地，在所述步骤5中，当所述相位干涉仪测向系统修复完成后，再重复步骤1。
在上述方案中，测向天线阵自检作用是保障测向系统正常工作。其工作原理：首先关闭测向天线电源，开启测向主机电源，设置测向主机接收机带宽，启动自检功能，观察带宽测向主机接收机带宽内无线电频谱是否异常，并与自检样本库进行比对，输出自检报告。如果自检报告显示异常，则按报告提示的故障原因及位置进行逐一排查解决，直到测向主机自检无异常后，才进入天线开关阵自检；天线开关阵自检，开启测向天线阵电源和测向主机电源，设置测向主机接收机起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz;设置校正源发射起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz；在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检，并与自检样本库进行比对，输出自检报告。如果自检报告显示异常，则按报告提示的故障原因及位置进行逐一排查解决，直到天线开关自检无异常后，才进入天线各振子自检；天线各振子自检，开启测向天线阵电源和测向主机电源，设置测向主机接收机起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz;设置校正源发射起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz，并设置开关，使校准源信号通过双锥振子，此时的双锥振子作为发射天线，圆周方向的方向性振子作为接收天线。在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，测向主机接收机分别接收圆周方向振子1-振子9的信号，并与自检样本库进行比对，输出自检报告。如果自检报告显示异常，则按报告提示的故障原因及位置进行逐一排查解决，直到天线各振子自检无异常后，自检结束。
进一步地，所述自检样本数据库包含有全频段信号幅度数据、两通道相位差数据以及插损信息数据。自检过程为：各振子接收到的自检信号幅度，判断振子工作是否正常；依次测试天线开关的开关单元，根据接收自检信号的幅度，判断天线开关是否工作正常；通过测量自检信号输入到两信道的相位差，判断接收机是否工作正常。
进一步地，在所述步骤1中，包括以下步骤：
关闭测向天线阵电源，开启测向主机电源，设置测向主机接收机带宽。
进一步地，在所述步骤2中，包括以下步骤：
开启测向天线阵电源和测向主机电源；
设置测向主机接收机的起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz;
设置校正源发射起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz；
在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检。
进一步地，在所述步骤3中，包括以下步骤：
开启测向天线阵电源和测向主机电源；
设置测向主机接收机起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz;
设置校正源发射起始频率20MHz，终止频率8000MHz，步长25kHz，并设置开关，使校准源信号通过双锥振子，此时的双锥振子作为发射天线，圆周方向的方向性振子作为接收天线；
在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，测向主机接收机分别接收各振子的信号。
本发明还提供一种相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪测向系统为双通道相位干涉仪测向系统，所述双通道相位干涉仪测向系统执行如以上所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，所述双通道相位干涉仪测向系统包括测向主机和测向天线阵，所述测向主机与所述测向天线阵连接。
进一步地，所述测向主机包括测向处理器和双通道接收机，所述测向处理器与所述双通道接收机连接。
进一步地，所述测向天线阵包括天线开关阵、天线极化选择匹配电路和天线阵元，所述天线开关阵通过所述天线极化选择匹配电路与所述天线阵元连接；其中，
所述天线阵元，用于接收空中无线电电磁波；
所述天线极化选择匹配电路，用于天线的极化选择及阻抗匹配输出；
所述天线开关阵，用于根据相位干涉仪测向算法和测向天线阵自检算法的需求将振子分配到两个接收通道。
进一步地，所述天线阵元包括1个全向天线振子和9个方向性振子，每个振子分别配有带极化选择的匹配板。
请参阅图2所示，本实施例所述双通道相位干涉仪测向系统由测向主机和测向天线阵组成，其中测向天线阵由天线开关阵、天线极化选择匹配电路、天线阵元三部分组成。天线阵元，用于接收空中无线电电磁波；天线极化选择匹配电路，用于天线的极化选择及阻抗匹配输出50欧；天线开关阵，由射频RF天关、滤波器、功率放大器及功分器组成，功能按相位干涉仪测向算法和测向天线阵自检算法需求将振子分配到两个接收通道。
请参阅图3所示，本实施例所述天线阵包括1个全向天线振子0和9个方向性振子1~9，每个振子分别配有带极化选择的匹配板。从图由外到内分为三层 ；第一层为圆形天线阵，由多个双极化方向性天线阵元组成，双极化方向性天线阵元排列在一个圆周上,各双极化方向天线阵元通过极化选择输出匹配板与多选一天线开关连接;第二层为水平极化天线阵元，包括水平极化环形振子 ；第三层为垂直极化天线阵元，包括垂直极化双锥天线振子，垂直极化双锥天线振子中的双锥均与匹配电路连接 ；第二层的水平极化天线阵元和第三层的垂直极化天线阵元与同一个二选一天线开关的各输入端连接。
请参阅图4所示，在测向主机自检时，通过软件关闭测向天线阵电源，对RF1、RF2两路A/D采集的信号进行N点FFT变换，获得的频谱电平值与事先准备的自检样本数据库进行比较，并输出故障原因及位置。其中自检样本数据库中的数据，是对N套测向系统N次测量所获得的平均值，进一步统计出自检的判据。
请参阅图5所示，天线开关阵的工作频率范围为[Fmin, Fmax]，步长为Fstep,对每一频点，设置校准源为发射信号源、设置功分器一分为二路及射频开关切换置振子0通道，通过射频通道RF1端输出；功分器另一路，通过设置天线开关路径分别通过振子1、振子2...振子9所通过的天线开关路径,通过射频通道RF2端输出；设置接收机频率，进行扫频测试，并保存各振子天线路径的电平值，直到扫频完整个工作频段。最后将保存的数据与自检样本库进行比较，判断故障原因及位置。其中自检样本数据库中的数据，是对N套测向系统N次测量所获得的平均值，进一步统计出自检的判据。
请参阅图6所示，测向天线阵的工作频率范围为[Fmin, Fmax]，步长为Fstep，对每一频点，设置校准源为发射信号源、设置射频开关切换置天线振子0，此时天线振子0为发射天线，圆周方向的方向性振子作为接收天线，通过设置天线开关路径分别使振子1、振子2...振子9通过射频通道RF2端输出；设置接收机频率，进行扫频测试，并保存各振子天线路径的电平值，直到扫频完整个工作频段。最后将保存的数据与自检样本库进行比较，判断故障原因及位置。其中自检样本数据库中的数据，是对N套测向系统N次测量所获得的平均值，进一步统计出自检的判据。
鉴于上述的分析，本发明所述相位干涉仪的测向天线自检方法及相位干涉仪测向系统可以解决现有相位干涉仪的测向天线自检过程中对场地、设备、人员能力要求高以及检测不全面、效率低下的问题。
本发明的优点是在无人干预的情况下进行全频段、各个射频通道进行智能化全面检测，并出具自检测试报告，如有故障，只需按报告提示的故障原因及位置进行逐一排查解决，降低了测试、装配人员能力的要求，提高了工作效率。
本发明的优点的自动检测功能是给出自检信息，根据自检信息，可判断天线振子、天线开关以及接收机工作是否正常，并根据故障原因及位置进行逐一排查解决。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其特征在于，所述相位干涉仪的测向天线自检方法应用于相位干涉仪测向系统，所述相位干涉仪的测向天线自检方法包括：
步骤1，获取测向主机的频谱电平值，将获取到的频谱电平值与预设的自检样本数据库中的频谱电平值样本进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤2，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；
步骤2，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，若比对结果符合要求，则进行步骤3，若比较结果不符合要求，则进行步骤4；
步骤3，测向主机分别接收各振子的信号，并与自检样本数据库进行比对，得出比对结果，进行步骤4；
步骤4，根据步骤1-3的比对结果生成自检报告；
步骤5，检测所述自检报告是否有故障报警，若有，则按所述自检报告提示的故障原因及位置对所述相位干涉仪测向系统进行修复，若无，则结束自检动作。
2.根据权利要求1所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其特征在于：在所述步骤5中，当所述相位干涉仪测向系统修复完成后，再重复步骤1。
3.根据权利要求2所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其特征在于：所述自检样本数据库包含有全频段信号幅度数据、两通道相位差数据以及插损信息数据。
4.根据权利要求3所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其特征在于：在所述步骤1中，包括以下步骤：
关闭测向天线阵电源，开启测向主机电源，设置测向主机接收机带宽。
5.根据权利要求4所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其特征在于：在所述步骤2中，包括以下步骤：
开启测向天线阵电源和测向主机电源；
设置测向主机接收机的起始频率、终止频率以及步长;
设置校正源发射起始频率、终止频率以及步长；
在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，对天线开关阵各射频通道进行逐一自检。
6.根据权利要求5所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，其特征在于：在所述步骤3中，包括以下步骤：
开启测向天线阵电源和测向主机电源；
设置测向主机接收机起始频率、终止频率以及步长;
设置校正源发射起始频率、终止频率以及步长，并设置开关，使校准源信号通过双锥振子，此时的双锥振子作为发射天线，圆周方向的方向性振子作为接收天线；
在20MHz~8000MHz频段范围，通过设置天线开关阵控制开关，测向主机接收机分别接收各振子的信号。
7.一种相位干涉仪测向系统，其特征在于：所述相位干涉仪测向系统为双通道相位干涉仪测向系统，所述双通道相位干涉仪测向系统执行如权利要求1-6任一项所述的一种相位干涉仪的测向天线自检方法，所述双通道相位干涉仪测向系统包括测向主机和测向天线阵，所述测向主机与所述测向天线阵连接。
8.根据权利要求7所述的一种相位干涉仪测向系统，其特征在于：所述测向主机包括测向处理器和双通道接收机，所述测向处理器与所述双通道接收机连接。
9.根据权利要求8所述的一种相位干涉仪测向系统，其特征在于：所述测向天线阵包括天线开关阵、天线极化选择匹配电路和天线阵元，所述天线开关阵通过所述天线极化选择匹配电路与所述天线阵元连接；其中，
所述天线阵元，用于接收空中无线电电磁波；
所述天线极化选择匹配电路，用于天线的极化选择及阻抗匹配输出；
所述天线开关阵，用于根据相位干涉仪测向算法和测向天线阵自检算法的需求将振子分配到两个接收通道。
10.根据权利要求9所述的一种相位干涉仪测向系统，其特征在于：所述天线阵元包括1个全向天线振子和9个方向性振子，每个振子分别配有带极化选择天开的匹配板。
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