專利名稱：車載無線電監(jiān)聽測向體制及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的是一種主要用于搜索截獲不明無線電輻射信號，并對其進行追蹤定位的移動式無線電電子偵測方法和系統(tǒng)-車載無線電監(jiān)聽測向體制及系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)如西德AEG公司的Telegon7，R/S公司的PA555，加拿大的BDM系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)采用的是比相法和多卜勒法的測向體制，籍以追求較高的測向精度。而車載條件下采用低輪廓的簡單線極化天線的增益及帶寬有限，其系統(tǒng)監(jiān)聽靈敏度一般只能達到-90dBm的水平，即使在單元天線上配置低噪聲有源放大器，亦無大的改善(尤其是PA555，Telegon7)且系統(tǒng)復(fù)雜、維修困難、造價昂貴。
本發(fā)明的目的是要在比幅法的基礎(chǔ)上采用單通道電掃描定向天線陣矢量法測向體制，并通過選用高增益的定向天線從而獲得高的系統(tǒng)靈敏度，大大降低其系統(tǒng)的造價，性能達到準(zhǔn)確可靠。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案單通道電掃描定向天線陣矢量法測向體制是在比幅法的基礎(chǔ)上引入了矢量運算的數(shù)學(xué)模型及現(xiàn)代化計算機技術(shù)。充分挖掘了比幅法測向精度的潛力，提高其應(yīng)用價值。
簡述為是由八個天線接收的信號同時注入PIN矩陣開關(guān)，在計算機控制全通或選通的條件下，單路信號被饋至接收機和頻譜分析儀，矩陣開關(guān)和接收機的輸出，經(jīng)A/D變換輸入到測向模擬顯示器和計算機中，通過模擬顯示器可粗略判定來波的方向，通過計算機按給定程序比幅，可取得確定的測向數(shù)據(jù)，同時進行方位數(shù)碼顯示和打印。
當(dāng)來波信號的入射角為θi時，四副天線上的感應(yīng)電壓的幅度分別為Ea(θi)＝Ka(1+Cosθi)Eb(θi)＝Kb(1+Sinθi)Ec(θi)＝-Kc(1-Cosθi)Ed(θi)＝-Kd(1-Sinθi)如果四副天線的增益特性一致，則有K＝Ka＝Kb＝Kc＝Kd，其合成矢量應(yīng)滿足
其實部、虛部分別為來波入射角θi的函數(shù)
θi＝Ctg-1(Cosθi)/(Sinθi) ＝Ctg-1(Re(E))/(Im(E))由此可解得來波方向。
系統(tǒng)組成主要有天線系統(tǒng)，MS-610B頻譜分析儀，Ic-R7000接收機，微型計算機及輔助設(shè)備。其中天線系統(tǒng)和接收機、A/D變換器、微型計算機構(gòu)成了基本的監(jiān)聽、測向回路，而頻譜分析儀主要用于信號的寬帶快速搜索及信號分析。微型計算機及外部設(shè)備構(gòu)成了系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理單元。系統(tǒng)的工作狀態(tài)，參數(shù)的設(shè)定、天線掃描狀態(tài)、信號參數(shù)的顯示、打印、存貯等都通過計算機操作完成。天線系統(tǒng)又由等角劃分的天線陣列，計算機控制的高頻電子開關(guān)，總口放大器(現(xiàn)有技術(shù))組成，其中天線陣列是在天線陣上采用分區(qū)接收方案即20MHz-350MHz為低頻區(qū)，對應(yīng)VHF波段，它用微帶加載環(huán)天線接收，300M-1GHz是高頻區(qū)，對應(yīng)UHF波段，用微帶對數(shù)周期天線，在高、低頻區(qū)分別有4個等角90°排列的天線組成，同區(qū)天線正交、異區(qū)間隔45°，垂直線極化;受計算機控制的高頻電子開關(guān)是用PIN二極管微波矩陣組成(稱PIN矩陣開關(guān))，它在一個電旋周期內(nèi)分8路按時序等寬開啟、順序接通微波矩陣的8個通路，旋轉(zhuǎn)率在2T/S-600T/S(T為周、S為秒)之間可調(diào)。當(dāng)系統(tǒng)工作在測向狀態(tài)時，計算機向PIN矩陣開關(guān)送入時序選通訊號，天線處于掃描狀態(tài)，矩陣開關(guān)對單元天線的采樣周期為65ms，在該時隙間，計算機經(jīng)A/D變換器完成對Ic-R7000接收機幅度電平的采樣和存貯經(jīng)4個采樣周期(即260ms)，計算機便完成了一次對來波方位矢量的數(shù)據(jù)采集，并開始進入下一個數(shù)據(jù)采集過程，同時按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型推算出入射波的方位角度，并驅(qū)動計算機外部設(shè)備進行顯示、打印和存貯。當(dāng)系統(tǒng)工作在監(jiān)聽搜索狀態(tài)時，PIN矩陣開關(guān)處于全通或選通狀態(tài)(可減少干擾)，天線停止掃描，亦可自動地指向信號的最大接收方向。本系統(tǒng)中采用的A/D轉(zhuǎn)換器、頻譜分析儀、通信接收機、計算機及輔助設(shè)備(CRT顯示器、打印機)、電瓶及充電機、模擬方向指示器、天線旋轉(zhuǎn)指示器、寬帶低噪聲放大器、聲控錄音機、調(diào)制度儀等均屬現(xiàn)有技術(shù)。
附

圖1工作方框圖。
附圖2是軟件工作原理程序框圖。
附圖中的1是PIN矩陣開關(guān)、2是高放大器、3是分路器、4是頻譜分析儀、5是通信接收機、6是電平轉(zhuǎn)換、7是A/D轉(zhuǎn)換器、8是電平轉(zhuǎn)換、9是驅(qū)動器、10是控制器、11是自檢頻發(fā)生器、12是控制器、13是遙控指示器、14是顯示器、15是打印機、16是微型計算機系統(tǒng)(包括專用管理程序)、17是定時器、18是直流電源、19是充電機、20是電瓶、21是逆變器、22是UPS。
經(jīng)測試達到的技術(shù)性能指標(biāo)工作頻率范圍25MHz～1000MHz.
監(jiān)聽靈敏度平均3uv/m/s/n＝10dB.
測向靈敏度平均3.35uv/m.
測向精確度總均方根9.96rms.
測向速度260ms它的功能敘述為同時具有固定站、機動站的功能即既可在固定點測向交叉定位又可車載跟蹤搜索。能及時測出不明無線電幅射信號相對車頭方向的定位，同時給出采樣時間，被測無線電信號的工作頻率，信號強度及對應(yīng)信號的調(diào)制方式。具有監(jiān)聽和監(jiān)測功能，并可加裝定位功能，一邊行駛，一邊自身定位，一邊測向，從而達到確定目標(biāo)位置的目的。采用了單信號通道及幅度包絡(luò)方案，確保了信號通道參數(shù)的一致性，排除了信號高頻相應(yīng)對測向精度的影響。采用PIN矩陣開關(guān)實現(xiàn)了天線的高速電控時序掃描，使天線狀態(tài)的切換靈活，速度提高。監(jiān)聽與測向系統(tǒng)共用同一通道，使用方便，降低了成本。計算機直接介入測向數(shù)據(jù)的運算處理，充分發(fā)揮了軟件的功能，增加了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。采用了高增益的定向接收天線，有效地提高了監(jiān)聽、測向的靈敏度。
權(quán)利要求
1.車載無線電監(jiān)聽測向系統(tǒng)，其特征是它采用單通道電掃描定向天線陣矢量法測向體制，它是由八個天線接收的信號同時注入PIN矩陣開關(guān)，在計算機控制全通或選通的條件下，單路信號被饋至接收機和頻譜分析儀，PIN矩陣開關(guān)和接收機的輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入到測向模擬顯示器和計算機中，通過模擬顯示器判定來波方向，通過計算機按給定程序比幅，取得確定的測向數(shù)據(jù)，同時進行方位數(shù)碼顯示和打印；其中的來波方向θi可通過以下計算獲得當(dāng)來波信號的入射角為θi時，四副天線上的感應(yīng)電壓的幅度分別為Ea(θi)=Ka(1+Cosθi)Eb(θi)=Kb(1+Sinθi)Ec(θi)=-Kc(1-Cosθi)Ed(θi)=-Kd(1-Sinθi)如果四副天線的增益特性一致，則有K=Ka=Kb=Kc=Kd，其合成矢量應(yīng)滿足
Σ(θi)=
a(θi)+
b(θi)+
c(θi)+Ed(θi)=2K(Cosθi+jSinθi)其實部、虛部分別為來波入射角θi的函數(shù)Re(
Σ)=2KCosθiIm(
Σ)=2KSinθiθi=Ctg-1(COSθi)/(Sinθi) =Ctg-1(Re(E))/(Im(E))由此可解得來波方向。
2.由天線系統(tǒng)、A/D變換器、頻譜分析儀，通信接收機、計算機、CRT顯示器、打印機、模擬方向指示器、天線旋轉(zhuǎn)指示器、寬帶低噪聲放大器、聲控錄音機、調(diào)制度儀、計算機接口、計算機專用管理程序、電源等組成的車載無線電監(jiān)聽測向系統(tǒng)，其特征是天線系統(tǒng)由等角劃分的天線陣列、計算機控制的高頻電子開關(guān)、總口放大器、高頻開關(guān)控制單元組成，其中天線陣列是在天線陣上采用分區(qū)接收方案，20MHz-350MHz為低頻區(qū)，對應(yīng)VHF波段，用微帶加載環(huán)天線接收，300M-1GHz是高頻區(qū)，對應(yīng)UHF波段，用微帶對數(shù)周期天線，在高、低頻區(qū)分別有4個等角90°排列的天線組成，同區(qū)天線正交，異區(qū)間隔45°，垂直線極化;電子計算機控制的高頻電子開關(guān)用PIN二極管微波矩陣組成，在一個電旋周期內(nèi)分8路按時序等寬開啟，順序接通微波矩陣的8個通路，旋轉(zhuǎn)速率在2T/s～600T/s之間可調(diào)。
全文摘要
車載無線電監(jiān)聽測向系統(tǒng)是一種移動式無線電電子偵測系統(tǒng)，用于搜索截獲不明無線電輻射信號，并對其進行追蹤定位。采用單通道電掃描定向天線陣矢量法測向體制，引入了矢量運算數(shù)學(xué)模型及現(xiàn)代化計算機技術(shù)。主要有天線系統(tǒng)、接收機、A/D轉(zhuǎn)換器、微型計算機及輔助設(shè)備構(gòu)成的基本監(jiān)聽、測向回路和用于信號的寬帶快速搜索及信號分析的頻譜分析儀以及有微機及其外部設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理單元。
文檔編號G01S3/16GK1065732SQ9110696
公開日1992年10月28日 申請日期1991年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月9日
發(fā)明者俞惟銓, 黃熾標(biāo), 倪楠, 徐標(biāo), 沈蓉, 陳寶泰 申請人:俞惟銓, 黃熾標(biāo), 倪楠, 徐標(biāo), 沈蓉, 陳寶泰