無線電測向系統的技術探討

張松民

摘 要：無線電測向系統作為一種重要的測向系統，在多個領域得到了非常廣泛的應用。利用該系統可以快速查找到電波輻射源的方向。為了充分發揮無線電測向系統的應用優勢，應熟練掌握該系統的基本原理，加大對其的分析和研究，進一步推動該系統的快速發展。主要分析了無線電測向系統的基本原理，重點研究了其相關技術，以供參考。

關鍵詞：無線電測向系統；軟件技術；感應電磁波；干涉儀

中圖分類號：TN98 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.129

近年來，我國無線電產業發展迅速，改變了人們的日常生活方式，給人們帶來很大的便利。但是，大量的無線電產品造成電磁環境越來越復雜，各種無線電之間經常相互干擾，直接影響了有用信號的接收質量，甚至阻礙或者損害了信號的正常接收，導致通信質量不斷下降。利用無線電測向系統可以快速測定電磁波輻射方向，有效提高無線電信號干擾源的查找準確性和效率。

1 無線電測向系統概述

無線電測向系統主要是根據電磁波傳播特性，利用專業的無線電測向工具檢測電磁波輻射方向。由于空氣中無線電波的傳播路線為直線，因此，發射臺方向和電磁波傳播方向具有一致性。在固定測向地點以后，即可確定所測電臺方向與側向地點北方向之間的順時針夾角。如果只根據方向度值，可判斷電臺位置與某條直線重合，但是不能準確判斷具體位置。如果設定多個測向點，結合多個示向度在地圖上準確標繪，多個示向度的交點就是無線電臺位置。根據不同的信號處理和無線電波信號獲取方式，可將測向系統分為兩種，即矢量測向系統和標量測向系統。矢量測向系統主要用于獲取來波信號的矢量數據，標量測向系統主要用于獲取來波信號的標量數據。在實際應用中，矢量測向系統能夠準確獲取電磁波的相位和幅度信息，而標量測向系統只能獲取電磁波中某一種相位信號或者幅度信號。當前，標量測向系統的應用比較廣泛，常見的標量測量系統采用幅度比較式，垂直極化波方向組成一個“8”字形，其方向圖和測向天線都是對稱式的。

無線電測向系統主要由測向天線、接收機、輸入匹配單元、處理顯示模塊等部分組成。其中，測向天線不僅可以接收和感應電磁波能量，還可以作為電磁場能量的轉換器、傳感器和探測器；接收機可以快速接收經過轉換的電磁波到達時間、相位、幅度等交流電信號，實現信號解調、無失真放大、下變頻、選頻等功能；輸入匹配單元主要用于接收機和天線之間的信號轉換和匹配傳輸；處理顯示模塊主要用于顯示、處理、計算、比較和檢測電磁波的方位信息。無線電測向過程中的測向機讀數就是示向度，利用附屬設備、通信系統、測向設備等組成測向站，準確測定無線電波方向。在實際應用中，經常需要在多個位置設置測向臺，各個測向臺示向度之間的交匯點就是輻射源位置。另外，測向過程中還可以利用單臺定位功能測量無線電磁波的仰角，根據電離層高度和仰角角度計算距離，并根據距離和示向度判斷無線電磁波臺位。

2 無線電測向系統的相關技術

2.1 調頻通信號幅度

根據射頻信號頻率可以檢測低頻解調信號。這種調頻方式可以獲得良好的保真度和較高的信噪比。在使用無線電測向系統時，信號距離越短，定向天線的信號接收能力越強，信號幅度的變化越明顯。無線電測向系統中最常使用的天線包括HB9CV天線、八木定向天線等。八木定向天線的適應性較強，其內部振子較多，在惡劣的環境條件中，也可以保持敏感的方向性。但是，在使用這種天線時，需調試半波長振子，根據“一個相位兩個振子”供電，將疊加的電磁場抵消。其中，最常見的一種做法就是將半可調電容串聯在天線饋電點和饋電線之間。

2.2 軟件技術

無線電測向系統應用的目的在于實現電磁波的寬頻率無障礙通信，通過軟件無線電系統將無線電系統覆蓋在各個頻段共同構成寬帶天線，從而實現無線電測向。但是，當前我國無線電技術水平相對較低，還無法達到這種理想狀態。而隨著科技的快速發展，RF微型系統代替了傳統的大體積、高成本的二極管，基于軟件無線電系統，天線設計有了明顯改進，高速D/A和A/D轉換系統代表著無線電臺的軟件化程度。為了滿足無線電測向系統的技術要求，要合理調整電容，獲得最佳前后比。在使用多普勒測向系統時，為了保持信號接收的最佳靈敏度，應合理設置衰減器，結合接收機音頻信號，分析無線電信號變化，深度調試天線附加調頻和電波入射方向。

2.3 幅度比較式測向技術

幅度比較式測向主要是根據測向天線或測向天線陣的方向特性，不同方向的電磁波接收信號幅度存在較大差異，以此來測定電磁波輻射方向。這種測向技術應用比較廣泛，不同測向機可以繪制不同的方向圖，例如，“H”形、“U”形和交叉環天線測向機等可以獲得旋轉的天線測向圖；旋轉對數、間隔雙環和環形天線測向機等可獲得直接旋轉方向圖，最后通過電氣旋轉角度或者手動方式實現無線電測向。

2.4 干涉儀測向技術

干涉儀測向技術主要是根據電磁波傳播過程中，測向天線陣所接收的不同方向的電磁波相位不同，利用不同方向電磁波之間的相位差來測定來波的相位差和相位，從而確定來波方向。這種干涉儀測向技術通過測量無線電感應電壓相位，然后計算相位差。當利用單值分析電磁波輻射源方向時，在干涉儀測向儀器周圍設置3個分立測向天線，實現360°的全方位測向。如果天線之間的距離較短，會影響相位差分辨能力。為了避免造成相位模糊，應根據電磁波波長合理確定天線間距，還可以沿著干涉儀測向設備主基線設置若干個附加陣元，根據這些陣元的相位數據，確保主基線相位測量的準確性。干涉儀測向技術在360°方向和天線陣列頻率范圍以內，按照一定規律科學設點，合理控制方位間隔和頻率間隔，測向過程中對樣本群和測向數據進行插值處理，從而判斷電磁波信號方向。

3 結束語

近年來，無線電測向系統技術快速發展，傳統的無線電監測測向系統已經無法滿足大量密集、新型的無線電測向要求，通過應用數字處理技術和集成化技術，無線電測向系統逐漸向小型化、智能化、自動化方向發展。在未來的發展過程中，應加大對無線電測向系統的分析和研究，充分發揮無線電測向系統的技術優勢。

參考文獻

[1]田霖.微型無線電測向系統設計[D].廊坊：河北工業大學，2014.

[2]張鑫.無線電監測與測向管理系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2013.

〔編輯：劉曉芳〕