车载无线电监听测向体制及系统技术方案

车载无线电监听测向系统是一种移动式无线电电子侦测系统，用于搜索截获不明无线电辐射信号，并对其进行追踪定位。采用单通道电扫描定向天线阵矢量法测向体制，引入了矢量运算数学模型及现代化计算机技术。主要有天线系统、接收机、Ａ／Ｄ转换器、微型计算机及辅助设备构成的基本监听、测向回路和用于信号的宽带快速搜索及信号分析的频谱分析仪以及有微机及其外部设备构成的系统的监控和数据处理单元。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出的是一种主要用于搜索截获不明无线电辐射信号，并对其进行追踪定位的移动式无线电电子侦测方法和系统-车载无线电监听测向体制及系统。现有技术如西德AEG公司的Telegon7，R/S公司的PA555，加拿大的BDM系统等。这些系统采用的是比相法和多卜勒法的测向体制，籍以追求较高的测向精度。而车载条件下采用低轮廓的简单线极化天线的增益及带宽有限，其系统监听灵敏度一般只能达到-90dBm的水平，即使在单元天线上配置低噪声有源放大器，亦无大的改善(尤其是PA555，Telegon7)且系统复杂、维修困难、造价昂贵。本专利技术的目的是要在比幅法的基础上采用单通道电扫描定向天线阵矢量法测向体制，并通过选用高增益的定向天线从而获得高的系统灵敏度，大大降低其系统的造价，性能达到准确可靠。本专利技术的技术解决方案单通道电扫描定向天线阵矢量法测向体制是在比幅法的基础上引入了矢量运算的数学模型及现代化计算机技术。充分挖掘了比幅法测向精度的潜力，提高其应用价值。简述为是由八个天线接收的信号同时注入PIN矩阵开关，在计算机控制全通或选通的条件下，单路信号被馈至接收机和频谱分析仪，矩阵开关和接收机的输出，经A/D变换输入到测向模拟显示器和计算机中，通过模拟显示器可粗略判定来波的方向，通过计算机按给定程序比幅，可取得确定的测向数据，同时进行方位数码显示和打印。当来波信号的入射角为θi时，四副天线上的感应电压的幅度分别为Ea(θi)＝Ka(1+Cosθi)Eb(θi)＝Kb(1+Sinθi)Ec(θi)＝-Kc(1-Cosθi)Ed(θi)＝-Kd(1-Sinθi)如果四副天线的增益特性一致，则有K＝Ka＝Kb＝Kc＝Kd，其合成矢量应满足 其实部、虚部分别为来波入射角θi的函数 θi＝Ctg-1(Cosθi)/(Sinθi) ＝Ctg-1(Re(E))/(Im(E))由此可解得来波方向。系统组成主要有天线系统，MS-610B频谱分析仪，Ic-R7000接收机，微型计算机及辅助设备。其中天线系统和接收机、A/D变换器、微型计算机构成了基本的监听、测向回路，而频谱分析仪主要用于信号的宽带快速搜索及信号分析。微型计算机及外部设备构成了系统的监控和数据处理单元。系统的工作状态，参数的设定、天线扫描状态、信号参数的显示、打印、存贮等都通过计算机操作完成。天线系统又由等角划分的天线阵列，计算机控制的高频电子开关，总口放大器(现有技术)组成，其中天线阵列是在天线阵上采用分区接收方案即20MHz-350MHz为低频区，对应VHF波段，它用微带加载环天线接收，300M-1GHz是高频区，对应UHF波段，用微带对数周期天线，在高、低频区分别有4个等角90°排列的天线组成，同区天线正交、异区间隔45°，垂直线极化;受计算机控制的高频电子开关是用PIN二极管微波矩阵组成(称PIN矩阵开关)，它在一个电旋周期内分8路按时序等宽开启、顺序接通微波矩阵的8个通路，旋转率在2T/S-600T/S(T为周、S为秒)之间可调。当系统工作在测向状态时，计算机向PIN矩阵开关送入时序选通讯号，天线处于扫描状态，矩阵开关对单元天线的采样周期为65ms，在该时隙间，计算机经A/D变换器完成对Ic-R7000接收机幅度电平的采样和存贮经4个采样周期(即260ms)，计算机便完成了一次对来波方位矢量的数据采集，并开始进入下一个数据采集过程，同时按标准数学模型推算出入射波的方位角度，并驱动计算机外部设备进行显示、打印和存贮。当系统工作在监听搜索状态时，PIN矩阵开关处于全通或选通状态(可减少干扰)，天线停止扫描，亦可自动地指向信号的最大接收方向。本系统中采用的A/D转换器、频谱分析仪、通信接收机、计算机及辅助设备(CRT显示器、打印机)、电瓶及充电机、模拟方向指示器、天线旋转指示器、宽带低噪声放大器、声控录音机、调制度仪等均属现有技术。附附图说明图1工作方框图。附图2是软件工作原理程序框图。附图中的1是PIN矩阵开关、2是高放大器、3是分路器、4是频谱分析仪、5是通信接收机、6是电平转换、7是A/D转换器、8是电平转换、9是驱动器、10是控制器、11是自检频发生器、12是控制器、13是遥控指示器、14是显示器、15是打印机、16是微型计算机系统(包括专用管理程序)、17是定时器、18是直流电源、19是充电机、20是电瓶、21是逆变器、22是UPS。经测试达到的技术性能指标工作频率范围25MHz～1000MHz.监听灵敏度平均3uv/m/s/n＝10dB.测向灵敏度平均3.35uv/m.测向精确度总均方根9.96rms.测向速度260ms它的功能叙述为同时具有固定站、机动站的功能即既可在固定点测向交叉定位又可车载跟踪搜索。能及时测出不明无线电幅射信号相对车头方向的定位，同时给出采样时间，被测无线电信号的工作频率，信号强度及对应信号的调制方式。具有监听和监测功能，并可加装定位功能，一边行驶，一边自身定位，一边测向，从而达到确定目标位置的目的。采用了单信号通道及幅度包络方案，确保了信号通道参数的一致性，排除了信号高频相应对测向精度的影响。采用PIN矩阵开关实现了天线的高速电控时序扫描，使天线状态的切换灵活，速度提高。监听与测向系统共用同一通道，使用方便，降低了成本。计算机直接介入测向数据的运算处理，充分发挥了软件的功能，增加了系统的数据处理能力。采用了高增益的定向接收天线，有效地提高了监听、测向的灵敏度。权利要求1.车载无线电监听测向系统，其特征是它采用单通道电扫描定向天线阵矢量法测向体制，它是由八个天线接收的信号同时注入PIN矩阵开关，在计算机控制全通或选通的条件下，单路信号被馈至接收机和频谱分析仪，PIN矩阵开关和接收机的输出经A/D转换输入到测向模拟显示器和计算机中，通过模拟显示器判定来波方向，通过计算机按给定程序比幅，取得确定的测向数据，同时进行方位数码显示和打印；其中的来波方向θi可通过以下计算获得当来波信号的入射角为θi时，四副天线上的感应电压的幅度分别为Ea(θi)=Ka(1+Cosθi)Eb(θi)=Kb(1+Sinθi)Ec(θi)=-Kc(1-Cosθi)Ed(θi)=-Kd(1-Sinθi)如果四副天线的增益特性一致，则有K=Ka=Kb=Kc=Kd，其合成矢量应满足Σ(θi)=a(θi)+b(θi)+c(θi)+Ed(θi)=2K(Cosθi+jSinθi)其实部、虚部分别为来波入射角θi的函数Re(Σ)=2KCosθiIm(Σ)=2KSinθiθi=Ctg-1(COSθi)/(Sinθi) =Ctg-1(Re(E))/(Im(E))由此可解得来波方向。2.由天线系统、A/D变换器、频谱分析仪，通信接收机、计算机、CRT显示器、打印机、模拟方向指示器、天线旋转指示器、宽带低噪声放大器、声控录音机、调制度仪、计算机接口、计算机专用管理程序、电源等组成的车载无线电监听测向系统，其特征是天线系统由等角划分的天线阵列、计算机控制的高频电子开关、总口放大器、高频开关控制单元组成，其中天线阵列是在天线阵上采用分区接收方案，20MHz-350MHz为低频区，对应VHF波段，用微带加载环天线接收，300M-1GHz是高频区，对应UHF波段，用微带对数周期天线本文档来自技高网...

【技术保护点】
车载无线电监听测向系统，其特征是它采用单通道电扫描定向天线阵矢量法测向体制，它是由八个天线接收的信号同时注入ＰＩＮ矩阵开关，在计算机控制全通或选通的条件下，单路信号被馈至接收机和频谱分析仪，ＰＩＮ矩阵开关和接收机的输出经Ａ／Ｄ转换输入到测向模拟显示器和计算机中，通过模拟显示器判定来波方向，通过计算机按给定程序比幅，取得确定的测向数据，同时进行方位数码显示和打印；其中的来波方向θｉ可通过以下计算获得：当来波信号的入射角为θｉ时，四副天线上的感应电压的幅度分别为：Ｅａ（θｉ）＝Ｋａ（１＋Ｃｏｓθｉ）Ｅｂ（θｉ）＝Ｋｂ（１＋Ｓｉｎθｉ）Ｅｃ（θｉ）＝－Ｋｃ（１－Ｃｏｓθｉ）Ｅｄ（θｉ）＝－Ｋｄ（１－Ｓｉｎθｉ）如果四副天线的增益特性一致，则有Ｋ＝Ｋａ＝Ｋｂ＝Ｋｃ＝Ｋｄ，其合成矢量应满足：＊Σ（θｉ）＝＊ａ（θｉ）＋＊ｂ（θｉ）＋＊ｃ（θｉ）＋Ｅｄ（θｉ）＝２Ｋ（Ｃｏｓθｉ＋ｊＳｉｎθｉ）其实部、虚部分别为来波入射角θｉ的函数：Ｒｅ（＊Σ）＝２ＫＣｏｓθｉＩｍ（＊Σ）＝２ＫＳｉｎθｉθｉ＝Ｃｔｇ↑［－１］＊＊＊＝Ｃｔｇ↑［－１］＊＊＊由此可解得来波方向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞惟铨，
申请(专利权)人：俞惟铨，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]