專利名稱：一種雙信道同步無線電接收機的測向方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于測試測量技術領域中的無線電測向技術領域，具體涉及一種雙信道同 步無線電接收機的測向方法和裝置。
背景技術：
在無線電測向中，用定向天線尋找最大信號方向確定信號方位是一個傳統(tǒng)的方 法。傳統(tǒng)方法使用定向天線和無線電接收機連接，讀取感興趣的信號的幅度，通過手動或自 動旋轉(zhuǎn)定向天線，尋找接收到最大信號的指向，將這個指向定為信號方向。這種方法設備簡 單，在目標信號穩(wěn)定的條件下測向穩(wěn)定可靠，比起相位參考測向還有抗多徑反射的特點。但 是這種方法受限制于被測目標信號的幅度穩(wěn)定度和信號傳輸路徑的穩(wěn)定度。當被測信號穩(wěn) 定時，才能較準確的定向。如果被測信號幅度隨時間波動或者傳輸路徑擾動，會導致接收機 接收到的目標信號幅度波動。這種波動疊加到定向天線指向帶來的幅度變化之上，會使得 測向不準甚至無法進行。本發(fā)明就是針對目標信號波動情況下進行準確測向的方法和裝 置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在目標信號幅度隨時間變化條件下也能穩(wěn)定可靠測 向的雙信道同步無線電接收機的測向方法和裝置。本發(fā)明提出的雙信道同步無線電接收機的測向方法，其核心是引入?yún)⒖继炀€，并 且和定向天線同步接收目標信號同一時刻的幅度，定向天線轉(zhuǎn)動而參考天線不動。這樣，參 考天線接收到的目標信號幅度變化就代表了目標信號和電波傳遞路徑波動，把這個波動從 定向天線接收到的幅度中計算扣除，那么扣除波動后的定向天線接收幅度變化就代表了天 線指向和目標偏角的變化。也就是說扣除和的定向天線幅度最大方向就是電波射來的方 向，且不受目標信號幅度波動的影響。其中要特別注意的是，定向天線和參考天線測量的時 間必須同步，同步精度直接影響到對目標信號波動的消除能力。本發(fā)明提出的雙信道同步無線電接收機的測向方法，具體如下
第一接收機2測量定向天線1接收到的信號幅度，第二接收機5測量參考天線4接收 到的信號幅度，同步觸發(fā)電路3保證第一接收機2和第二接收機5相關的每次測量都發(fā)生 在同一時刻；在同步采集中，令采集序號為1、2……n，第一接收機2從定向天線1接收到的 目標信號功率為Pl (1)、P1 (2)……Pl (η)，第二接收機5從參考天線4接收到的目標信號功 率為Ρ2 (1)、Ρ2 (2)……Ρ2 (η)；以第二接收機5采集序號1采集時的目標信號為參考，得到 目標信號波動dP
i=l、2...n(1)
扣除目標信號波動的定向天線信號功率P
P(O^jIGVcPG)， i=l、2...n(2)
以上功率單位為瓦特或其他線性功率單位，如毫瓦、微瓦。如果用對數(shù)單位，如dBm、dBuV，那么公式(1)、(2)中的除法就變成了減法；
測定信號方向的方法就是找到P(i)曲線的最大值，查找出對應P(i)最大值Pmax時定 向天線的指向θ max，則該θ max就是目標信號傳來的方向； 其中同步觸發(fā)采用下述2種方式中任一種；
(1)同步觸發(fā)電路3根據(jù)設定每次測量時向第一接收機2和第二接收機5發(fā)出觸發(fā)信 號，第一接收機2和第二接收機5同時采集，一次采集完成后，同步觸發(fā)電，3再發(fā)出下一次 觸發(fā)信號，讓第一接收機2和第二接收機5再次采集，周而復始，實現(xiàn)對定向天線1和參考 天線4信號同步的連續(xù)測量；第一接收機2和第二接收機5測量的結(jié)果匯總到計算機進行 幅度計算和目標信號波動扣除；
計算機可以內(nèi)嵌在第一接收機或第二接收機里面，也可以通過數(shù)據(jù)連接和接收機獨 立。這種方式中，2臺接收機都必須具有接收外部觸發(fā)開始采集的功能。(2)第一接收機2每次采集測量時發(fā)送一個開始采集的觸發(fā)脈沖，通過同步觸發(fā) 電路3傳遞給第二接收機5，第二接收機5在接收到觸發(fā)時采集參考天線4的信號，或者第 二接收機5每次采集測量時發(fā)送一個開始采集的觸發(fā)脈沖，通過同步觸發(fā)電路3傳遞給第 一接收機2，第一接收機2在接收到觸發(fā)時采集定向天線1的信號；
在這種方式中，1臺接收機必須具有發(fā)出觸發(fā)信號的功能，這個觸發(fā)信號的開始時刻和 采集開始時刻同步，另一臺接收機必須具有接收觸發(fā)信號的功能，在接收到觸發(fā)信號的時 刻開始無線電信號采集。本發(fā)明提出的雙信道同步無線電接收機的測向裝置，由定向天線1、第一接收機 2、同步觸發(fā)電路3、參考天線4和第二接收機5組成，其中定向天線1連接到第一接收機 2，第一接收機2連接到一個同步觸發(fā)電路3，參考天線4連接到第二接收機5，第二接收機 5連接到同步觸發(fā)電路3 ；第一接收機2測量定向天線1接收到的信號幅度，第二接收機5 測量參考天線4接收到的信號幅度，同步觸發(fā)電路3保證第一接收機2和第二接收機5相 關的每次測量都發(fā)生在同一時刻。本發(fā)明中，把測量序號i和定向天線指向θ關聯(lián)的方法和傳統(tǒng)單接收機最大信 號測向方法相同，以下作為相關信息解釋。對手動轉(zhuǎn)動定向天線，實際上只關心最大信號點的天線方向，所以可以不斷調(diào) 整定向天線方向，直到扣除目標信號波動后的功率P最大，讀取此時的定向天線指向就是 θ max ο對于自動轉(zhuǎn)動的定向天線，可以通過轉(zhuǎn)速、時間關聯(lián)計算得到每一個采樣時刻的 定向天線角度θ (i)。也可以通過驅(qū)動天線轉(zhuǎn)動的電機碼盤直接讀取到每一個采集時刻的 天線角度θ (i) (i=l、2……η)。當找到采集序號」，使得？0)=111狀爐(1)，i=l、2……η } 時，最大功率指向角emax=0 (j)。在此基礎上還可以通過序號j點附近的若干點(3-10 點)進行曲線擬合，內(nèi)插出更高精度的測向值。綜上所述，本發(fā)明的雙接收機幅度測向法通過兩個接收機同步測量定向天線和參 考天線接收到的目標信號，克服目標信號源功率波動和信道波動的影響，給出了一個對實 際信號適應性更強的測向方法。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構圖示。圖2為信號波動扣除處理示意圖。其中(a)為第一接收機從定向天線接收到的 目標信號功率，(b)為第二接收機從參考天線接收到的目標信號功率，(c)為扣除目標功率 波動后的定向天線接收功率。在測量序列1、2……η的過程中定向天線對應的指向為0度 到360度，其中，扣除波動后功率最大值對應的天線指向是θ max。則9max就是目標信號 來向。
具體實施例方式下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。實施例1
系統(tǒng)中定向天線1選用大澤ZN30701雙脊喇叭天線，第一接收機2和第二接收機5都 采用NI PXI-5660，同步觸發(fā)電路3選用NI PXI-1045機箱，參考天線4選用AOR DA5000。 將上述各部件按圖1所示方式連接，該領域技術人員均能順利實施。測向時，具體步驟如下
<1>將定向天線所在圓周η等分(η —般取360)，按順指針方向每個位置分別記為 θ (1)，θ ⑵，θ(3)，...，θ (η)。<2>將定向天線1旋轉(zhuǎn)至位置θ (1)。<3>由第一接收機2通過同步觸發(fā)電路3的背板總線發(fā)送觸發(fā)脈沖給第二接收機 5，啟動兩信道同時采集。<4>采集完成，記錄第一接收機2得到的電平為Pl (1)，第二接收機5得到的電平 為P2(l)，單位為毫瓦(mff)0<5>定向天線1旋轉(zhuǎn)到下一位置θ (2)，重復步驟<2廣<4>，直至旋轉(zhuǎn)一周遍歷完所 有角度θ(1)，θ⑵，θ⑶，…，θ (η)。第一接收機2得到的電平為Pl (2)、P1 (3)、… Pl(n),第二接收機5得到的電平為P2⑵、P2 (3)、…P2 (η)。<6>以第二接收機5采集序號1采集時的目標信號為參考，得到目標信號波動dP 為
dP(i)=P2(i)/P2(l), i=l、2…η
<7>第一接收機2的電平值扣除信號波動dP后得到定向天線1接收到的信號功率P P(i)=Pl(i)/dP(i)， i=l、2…η
<8>求得P(i)序列中最大值Pmax，以及Pmax所對應的位置i，所以位置i時定向天線 的指向θ max即為目標信號傳來的方向。傳統(tǒng)的比幅法測向，由于傳輸路徑上信號強度的波動，定向天線幅度會受到干擾， 其電平幅度和發(fā)射方向沒有直接關系。而運用新測向方法，通過全向天線的比對，克服傳輸 路徑對信號幅度的影響(dP)，可以迅速準確地測到信號的發(fā)射方向，滿足設計要求。
權利要求
一種雙信道同步無線電接收機的測向方法，其特征在于具體如下第一接收機(2)測量定向天線(1)接收到的信號幅度，第二接收機(5)測量參考天線(4)接收到的信號幅度，同步觸發(fā)電路(3)保證第一接收機(2)和第二接收機(5)相關的每次測量都發(fā)生在同一時刻；在同步采集中，令采集序號為1、2……n，第一接收機(2)從定向天線(1)接收到的目標信號功率為P1(1)、P1(2)……P1(n)，第二接收機(5)從參考天線(4)接收到的目標信號功率為P2(1)、P2(2)……P2(n)；以第二接收機(5)采集序號1采集時的目標信號為參考，得到目標信號波動dPdP(i)=P2(i)/P2(1),i=1、2…n(1)扣除目標信號波動的定向天線信號功率PP(i)=P1(i)/dP(i) ,i=1、2…n(2)以上功率單位為瓦特或其他線性功率單位，如果用對數(shù)單位，那么公式(1)、(2)中的除法就變成了減法；測定信號方向的方法就是找到P(i)曲線的最大值，查找出對應P(i)最大值Pmax時定向天線的指向θmax，則該θmax就是目標信號傳來的方向；其中同步觸發(fā)采用下述2種方式中任一種；(1)同步觸發(fā)電路(3)根據(jù)設定每次測量時向第一接收機(2)和第二接收機(5)發(fā)出觸發(fā)信號，第一接收機(2)和第二接收機(5)同時采集，一次采集完成后，同步觸發(fā)電,(3)再發(fā)出下一次觸發(fā)信號，讓第一接收機(2)和第二接收機(5)再次采集，周而復始，實現(xiàn)對定向天線(1)和參考天線(4)信號同步的連續(xù)測量；第一接收機(2)和第二接收機(5)測量的結(jié)果匯總到計算機進行幅度計算和目標信號波動扣除；計算機可以內(nèi)嵌在第一接收機(2)或第二接收機(5)里面，也可以通過數(shù)據(jù)連接和接收機獨立；這種方式中，2臺接收機都必須具有接收外部觸發(fā)開始采集的功能；(2)第一接收機(2)每次采集測量時發(fā)送一個開始采集的觸發(fā)脈沖，通過同步觸發(fā)電路(3)傳遞給第二接收機(5)，第二接收機(5)在接收到觸發(fā)時采集參考天線(4)的信號，或者第二接收,(5)每次采集測量時發(fā)送一個開始采集的觸發(fā)脈沖，通過同步觸發(fā)電路(3)傳遞給第一接收機(2)，第一接收機(2)在接收到觸發(fā)時采集定向天線(1)的信號；在這種方式中，1臺接收機必須具有發(fā)出觸發(fā)信號的功能，這個觸發(fā)信號的開始時刻和采集開始時刻同步，另一臺接收機必須具有接收觸發(fā)信號的功能，在接收到觸發(fā)信號的時刻開始無線電信號采集。
2.一種如權利要求1所述的雙信道同步無線電接收機的測向裝置，由定向天線(1)、第 一接收機(2)、同步觸發(fā)電路(3)、參考天線(4)和第二接收機5組成，其特征在于定向天線 (1)連接到第一接收機(2)，第一接收機(2)連接到一個同步觸發(fā)電路(3)，參考天線(4)連 接到第二接收機(5)，第二接收機(5)連接到同步觸發(fā)電路(3)；第一接收機(2)測量定向 天線(1)接收到的信號幅度，第二接收機(5)測量參考天線(4)接收到的信號幅度，同步觸 發(fā)電路(3)保證第一接收機(2)和第二接收機(5)相關的每次測量都發(fā)生在同一時刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙信道同步無線電接收機的測向方法和裝置。采用參考天線和定向天線同步接收目標信號同一時刻的幅度，定向天線轉(zhuǎn)動而參考天線不動。參考天線接收到的目標信號幅度變化就代表了目標信號和電波傳遞路徑波動，把這個波動從定向天線接收到的幅度中計算扣除，扣除波動后的定向天線接收幅度變化就代表了天線指向和目標偏角的變化?？鄢▌雍蟮亩ㄏ蛱炀€幅度最大方向就是電波射來的方向，且不受目標信號幅度波動的影響。定向天線和參考天線測量的時間必須同步，同步精度直接影響到對目標信號波動的消除能力。本發(fā)明的雙接收機幅度測向法通過兩個接收機同步測量定向天線和參考天線接收到的目標信號，克服目標信號源功率波動和信道波動的影響，給出了一個對實際信號適應性更強的測向方法。
文檔編號H04B17/00GK101951299SQ20101050848
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者俞一鳴, 李遠朝, 邵暉, 陸奚峰 申請人:上海聚星儀器有限公司