CN209327560U - 一种新型无源宽带微波信号测向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型无源宽带微波信号测向系统，底板上安装有伺服控制组件，伺服控制组件的两侧分别安装射频前端和射频天线组件；底板和伺服控制组件之间还设置有DD马达，DD马达用于带动伺服控制组件水平转动；DD马达的两侧且位于底板上还安装有两个时统天线；底板上还安装有伺服控制模块，底板底部还设置有电源及通讯接口；经过合理的结构布局，在8GHz～18GHz频段内，整个系统在有限空间内完成布置，该系统可以通过发射和接收电磁波信号，通过信号的比较来确定目标的方位。

Description

一种新型无源宽带微波信号测向系统

【技术领域】

本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种新型无源宽带微波信号测向系统。

【背景技术】

无源测向技术在电子侦探、告警、无线电监测、搜救等领域中有着广泛的应用，运用天线技术构造一种系统，可以利用电磁波的发射和接收实现目标测向功能。

但是，目前检测系统带宽窄，在超宽带情况下就不能满足使用，需要运用多个不同频段的天线进行切换使用，导致整个系统的体积增大不利于安装和使用。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种新型无源宽带微波信号测向系统，使整个系统结构布局合理紧凑，利于安装和使用。

本实用新型采用以下技术方案：一种新型无源宽带微波信号测向系统，包括底板，底板上安装有伺服控制组件，伺服控制组件上分别安装射频前端和射频天线组件；

射频天线组件包括测向天线、定向测频天线、全向测频天线和自检天线；

底板和伺服控制组件之间还设置有DD马达，DD马达用于带动伺服控制组件绕中心轴水平转动；DD马达的两侧且位于底板上还安装有两个时统天线；

底板上还安装有伺服控制模块，底板底部还设置有电源及通讯接口；

伺服控制模块用于控制DD马达的转动状态或停止，以带动伺服控制组件和射频天线组件水平转动；射频天线组件用于发射/接收射频信号；电源及通讯接口用于与外部收发信号机进行通讯，以获取待测目标的方向位置信息。

优选的，全向测频天线位于伺服控制组件的顶部。

优选的，测向天线的数量为3个，且水平间隔安装在伺服控制组件的侧面。

优选的，两个时统天线均安装于底板边缘，DD马达安装于底板中心，两个时统天线与DD马达之间的距离相等。

优选的，两个时统天线处于同一高度，且每个时统天线与底板之间的垂直距离均小于测向天线与底板之间的垂直距离。

优选的，射频前端的一端与射频天线组件连接，另一端通过汇流环与电源及通讯接口连接，汇流环安装于伺服控制组件上。

优选的，底板上还设置有电源滤波器，电源滤波器分别连接电源及通讯接口和DD马达。

优选的，底板上还设置有天线罩，天线罩用于与底板形成保护空间，以保护伺服控制组件、射频前端、射频天线组件和时统天线。

本实用新型的有益效果是：本实用新型经过合理的结构布局，在8GHz～18GHz频段内，整个系统在有限空间内完成布置，该系统可以通过发射和接收电磁波信号，通过信号的比较来确定目标的方位，采用方便操作、精度高一维转台，将射频前端和射频天线统一安装在一维转台的不同位置，将伺服机构及阵列天线安装于使用平台，使得天线系统在使用过程中，运输和维修都特别方便，而且将整个系统放置于天线罩中，使之得到了保护。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的仰视示意图。

其中：1.天线罩；2.射频天线组件；3.伺服控制组件；4.射频前端；5.时统天线；6.底板；7.测向天线；8.定向测频天线；9.全向测频天线；10.自检天线；11.电机驱动器；12.伺服控制模块；13.汇流环；14.DD马达；15.电源滤波器；16.电源及通讯接口。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种新型无源宽带微波信号测向系统，如图1所示，包括底板6，对底板6进行了减重设计，重要受力部位留有足够厚度，其余部分掏空减重处理，同时起到了加强筋的作用。

底板6上安装有伺服控制组件3，伺服控制组件3的两侧分别安装射频前端4和射频天线组件2。射频天线组件2用于发射/接收射频信号，其实现的是8GHz～18GHz频段。伺服控制组件3用于实现射频天线组件2与DD马达14之间的连接，以实现在侧向时射频天线组件2可以全向发射/接收射频信号。

DD马达14通过一个小支架安装在底板6的上方，汇流环13(含旋转开关)安装在DD马达14上部，其中，DD马达14采用直接驱动模式，无需增加减速机构，在马达与负载之间有很强的刚性连接，通过伺服驱动控制模块12可实现很好的加速运动及及保持匀速运动的平稳性，DD马达14采用中空轴方式，很方便射频前端的电源及信号线从中空轴穿线，DD马达14采用高精度3600线增量式光电角度编码器，并且该编码器可通过驱动器进行最高10000线的细分，其最高理论测量精度可达0.00001°，由于采用直接驱动模式，没有齿轮的传动损耗，在往返运动无齿轮背隙，可有效解决齿轮背隙带来的误差；汇流环13(含旋转开关)的定子部分采用套筒和底部连接汇流环13(含旋转开关)的转子部分采用套筒和旋转的天线支架顶部固定连接，为确保支杆的同轴性能，套筒和天线支架底部增加滚珠轴承进行定位。

用户通过人机交互界面对上位机发出运动指令，上位机对按照通信协议将运动指令发送给伺服控制模块12，由伺服控制模块12将解析后发出电机驱动指令，通过电机驱动器11及电源信号滤波器15控制DD马达14进行运动相应，运动的结果通过角度编码器反馈给伺服控制模块12，最终通过上位机反馈给人机交互界面，从而组成一个闭环的控制系统。

底板6上还设置有电源滤波器15，电源滤波器15分别连接电源及通讯接口16和DD马达14，可以防止电源和射频信号之间互相干扰，保证测量的准确度。底板6上还设置有天线罩1，天线罩1用于与底板6形成保护空间，以保护伺服控制组件3、射频前端4、射频天线组件2和时统天线5免受外界影响。另外将测向天线7、定向测频天线8、自检天线10、射频前端4、伺服控制模块3、定时统天线5等统一安装于一个天线罩内1，可以节省空间，便于安装及使用。测向天线7、定向测频天线8、全向测频天线9、自检天线10分别和射频前端4连接，以通过射频前端4进行信号的中转传输。

由于纸蜂窝结构具有良好的透波性，透薄率可达到90％以上，所以，天线罩1采用该材料制成，一体成型的工艺方法使天线罩1整体较高的结构强度，可满足最小8级风的抗风能力，因此天线罩1外蒙皮选用厚度≤0.4mm玻璃纤维，内衬2.5mm的纸蜂窝以及环氧或不饱和树脂的基体材料。

射频天线组件2包括测向天线7、定向测频天线8、全向测频天线9和自检天线10。全向测频天线9位于伺服控制组件3的顶部，测向天线7的数量为3个，且水平间隔安装在伺服控制组件3的侧面，相邻两个测向天线7之间留有间隔，避免产生信号干扰。为了节省空间，在测向天线7上方安装全向测频天线8和自检天线10，二者之间留有间隔，避免产生信号干扰。

3个并行排列的测向天线7，安装在转台的右侧空间。首先，由于天线的极化形式是45°斜极化，所以在安装时需要将4个双脊喇叭天线旋转45°进行安装；其次，由于天线的接口为同轴接口，因此在双脊喇叭天线上增加了双脊波导同轴转换来实现波导到同轴接口的转换；最后，将3个并行排列的测向天线7上倾10°进行安装，目的是为了不让反射波影响天线的辐射性能。

定向测频天线8，采用双脊喇叭天线上增加双脊波导转换来实现同轴接口的输出，其安装在转台右侧且置于3个并行排列的测向天线7的上侧。

全向监测天线9，采用双锥天线的形式，由于天线需实现45°斜极化，因此设计中在全向天线外面又设计了45°极化罩，以保证天线45°斜极化的要求；全向监测天线9由于功能不同，所以它安装在转台的上方空间，且与定向测频天线8通过射频切换开关选择其中一路进行测频接收。

自检天线10，由于要实现圆极化特性，所以采用圆极化平面螺旋天线的形式，自检天线用于自检模式下辐射自检信号用，自检天线安装时稍倾斜，使之辐射信号能进入测向天线7和定向测频天线8；自检天线10与定向测频天线8类似的安装在转台右侧且置于3个并行排列的测向天线7的上侧。

底板6和伺服控制组件3之间还设置有DD马达14，DD马达14用于带动伺服控制组件3绕中心轴水平转动，其相对于伺服电机可以实现节省空间的作用。DD马达14的两侧且位于底板6上还安装有两个时统天线5，两个时统天线5均安装于底板6边缘，DD马达14安装于底板6中心，两个时统天线5与DD马达14之间的距离相等，即两个时统天线5安装在DD马达14的对角线位置，通过两个时统天线5可以测量本系统的当前位置信息，为了保证测量精度，时统天线5的高度尽量设置高一些，但是要低于测向天线7，避免产生干扰，且要求至少向上垂直锥面15°范围无遮挡。

两个时统天线5处于同一高度，且每个时统天线5与底板6之间的垂直距离均小于测向天线7与底板6之间的垂直距离，这样设置，可以避免测向天线7和时统天线5的交互干扰，确保本系统的测量精度。

底板6上还安装有伺服控制模块12，伺服控制模块12用于控制DD马达14的转动状态或停止，以带动伺服控制组件3和射频天线组件2水平转动。底板6底部还设置有电源及通讯接口16，电源及通讯接口16用于与外部收发信号机进行通讯，以通过外部收发信号机以及控制器等根据收发信号的差别获取待测目标的方向位置信息。

射频前端4的一端与射频天线组件2连接，另一端通过汇流环13与电源及通讯接口16连接，汇流环13安装于伺服控制组件3上，由于本实用新型具有连续旋转，为了避免连续旋转造成绕线问题，设置了汇流环13，同时设置有同轴旋转关节。通过汇流环13可以保证在DD马达14带动天线组件2转动的时候，该装置中的数据连接线、电源连接线不受影响。

射频前端4置于转台的左侧，为了使结构设计紧凑，射频前端4的长边垂直于底板6，则短边平行于底板6；射频前端4的输入端和射频天线2连接，其输出信息连接到底板6上的通信控制接口，射频前端4的供电接口通过底板上航空插座供电；由于射频前端4和射频天线2一起安装在转台进行转动，所以射频前端4的供电、控制信号和高频信号的输入输出等均须经过汇流环13(含旋转开关)实现。

射频前端4的输入端和3个并行排列的测向天线7、定向测频天线8、全向监测天线9和自检天线10连接，其输出信息连接到底板6上的通信控制接口，射频前端4的供电接口通过底板6上的航空插座供电。其次，伺服控制组件3收到监测接收机单元主控机指令后，控制器解析指令，并调整天线到指定的状态；最后，利用时统天线5接收定向/定位信号，并输出至雷达信号监测接收机单元。

本实用新型将射频天线应用于无源宽带微波信号测向系统，可以提高天线的测量精度，提升天线频段至8～18GHz，采用汇流环(含旋转关节)应用于无源宽带微波信号测向系统，方便操作，将射频前端4和射频天线组件2统一安装在一维转台的不同位置，将伺服机构及阵列天线安装于方舱(天线罩1和底板6形成的空间)中，使得天线系统在使用过程中，运输和维修都特别方便，且得到了保护。本实用新型在使用时，首先接通电源，启动系统，然后需进行归零动作，以确保零位的一致性，接着通过上位机发送指令来控制伺服系统的工作。

Claims (8)

1.一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，包括底板(6)，所述底板(6)上安装有伺服控制组件(3)，所述伺服控制组件(3)上分别安装射频前端(4)和射频天线组件(2)；

所述射频天线组件(2)包括测向天线(7)、定向测频天线(8)、全向测频天线(9)和自检天线(10)；

所述底板(6)和伺服控制组件(3)之间还设置有DD马达(14)，所述DD马达(14)用于带动所述伺服控制组件(3)绕中心轴水平转动；所述DD马达(14)的两侧且位于所述底板(6)上还安装有两个时统天线(5)；

所述底板(6)上还安装有伺服控制模块(12)，所述底板(6)底部还设置有电源及通讯接口(16)；

所述伺服控制模块(12)用于控制所述DD马达(14)的转动状态或停止，以带动伺服控制组件(3)和射频天线组件(2)水平转动；所述射频天线组件(2)用于发射/接收射频信号；所述电源及通讯接口(16)用于与外部收发信号机进行通讯，以获取待测目标的方向位置信息。

2.如权利要求1所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，所述全向测频天线(9)位于所述伺服控制组件(3)的顶部。

3.如权利要求1所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，所述测向天线(7)的数量为3个，且水平间隔安装在所述伺服控制组件(3)的侧面。

4.如权利要求1-3任一所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，两个所述时统天线(5)均安装于所述底板(6)边缘，所述DD马达(14)安装于所述底板(6)中心，两个所述时统天线(5)与所述DD马达(14)之间的距离相等。

5.如权利要求4所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，两个所述时统天线(5)处于同一高度，且每个所述时统天线(5)与所述底板(6)之间的垂直距离均小于所述测向天线(7)与所述底板(6)之间的垂直距离。

6.如权利要求2或3或5所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，所述射频前端(4)的一端与所述射频天线组件(2)连接，另一端通过汇流环(13)与所述电源及通讯接口(16)连接，所述汇流环(13)安装于所述伺服控制组件(3)上。

7.如权利要求1所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，所述底板(6)上还设置有电源滤波器(15)，所述电源滤波器(15)分别连接所述电源及通讯接口(16)和DD马达(14)。

8.如权利要求1或7所述的一种新型无源宽带微波信号测向系统，其特征在于，所述底板(6)上还设置有天线罩(1)，所述天线罩(1)用于与所述底板(6)形成保护空间，以保护所述伺服控制组件(3)、射频前端(4)、射频天线组件(2)和时统天线(5)。