无线电测向系统的技术探讨

张松民

摘 要：无线电测向系统作为一种重要的测向系统，在多个领域得到了非常广泛的应用。利用该系统可以快速查找到电波辐射源的方向。为了充分发挥无线电测向系统的应用优势，应熟练掌握该系统的基本原理，加大对其的分析和研究，进一步推动该系统的快速发展。主要分析了无线电测向系统的基本原理，重点研究了其相关技术，以供参考。

关键词：无线电测向系统；软件技术；感应电磁波；干涉仪

中图分类号：TN98 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.129

近年来，我国无线电产业发展迅速，改变了人们的日常生活方式，给人们带来很大的便利。但是，大量的无线电产品造成电磁环境越来越复杂，各种无线电之间经常相互干扰，直接影响了有用信号的接收质量，甚至阻碍或者损害了信号的正常接收，导致通信质量不断下降。利用无线电测向系统可以快速测定电磁波辐射方向，有效提高无线电信号干扰源的查找准确性和效率。

1 无线电测向系统概述

无线电测向系统主要是根据电磁波传播特性，利用专业的无线电测向工具检测电磁波辐射方向。由于空气中无线电波的传播路线为直线，因此，发射台方向和电磁波传播方向具有一致性。在固定测向地点以后，即可确定所测电台方向与侧向地点北方向之间的顺时针夹角。如果只根据方向度值，可判断电台位置与某条直线重合，但是不能准确判断具体位置。如果设定多个测向点，结合多个示向度在地图上准确标绘，多个示向度的交点就是无线电台位置。根据不同的信号处理和无线电波信号获取方式，可将测向系统分为两种，即矢量测向系统和标量测向系统。矢量测向系统主要用于获取来波信号的矢量数据，标量测向系统主要用于获取来波信号的标量数据。在实际应用中，矢量测向系统能够准确获取电磁波的相位和幅度信息，而标量测向系统只能获取电磁波中某一种相位信号或者幅度信号。当前，标量测向系统的应用比较广泛，常见的标量测量系统采用幅度比较式，垂直极化波方向组成一个“8”字形，其方向图和测向天线都是对称式的。

无线电测向系统主要由测向天线、接收机、输入匹配单元、处理显示模块等部分组成。其中，测向天线不仅可以接收和感应电磁波能量，还可以作为电磁场能量的转换器、传感器和探测器；接收机可以快速接收经过转换的电磁波到达时间、相位、幅度等交流电信号，实现信号解调、无失真放大、下变频、选频等功能；输入匹配单元主要用于接收机和天线之间的信号转换和匹配传输；处理显示模块主要用于显示、处理、计算、比较和检测电磁波的方位信息。无线电测向过程中的测向机读数就是示向度，利用附属设备、通信系统、测向设备等组成测向站，准确测定无线电波方向。在实际应用中，经常需要在多个位置设置测向台，各个测向台示向度之间的交汇点就是辐射源位置。另外，测向过程中还可以利用单台定位功能测量无线电磁波的仰角，根据电离层高度和仰角角度计算距离，并根据距离和示向度判断无线电磁波台位。

2 无线电测向系统的相关技术

2.1 调频通信号幅度

根据射频信号频率可以检测低频解调信号。这种调频方式可以获得良好的保真度和较高的信噪比。在使用无线电测向系统时，信号距离越短，定向天线的信号接收能力越强，信号幅度的变化越明显。无线电测向系统中最常使用的天线包括HB9CV天线、八木定向天线等。八木定向天线的适应性较强，其内部振子较多，在恶劣的环境条件中，也可以保持敏感的方向性。但是，在使用这种天线时，需调试半波长振子，根据“一个相位两个振子”供电，将叠加的电磁场抵消。其中，最常见的一种做法就是将半可调电容串联在天线馈电点和馈电线之间。

2.2 软件技术

无线电测向系统应用的目的在于实现电磁波的宽频率无障碍通信，通过软件无线电系统将无线电系统覆盖在各个频段共同构成宽带天线，从而实现无线电测向。但是，当前我国无线电技术水平相对较低，还无法达到这种理想状态。而随着科技的快速发展，RF微型系统代替了传统的大体积、高成本的二极管，基于软件无线电系统，天线设计有了明显改进，高速D/A和A/D转换系统代表着无线电台的软件化程度。为了满足无线电测向系统的技术要求，要合理调整电容，获得最佳前后比。在使用多普勒测向系统时，为了保持信号接收的最佳灵敏度，应合理设置衰减器，结合接收机音频信号，分析无线电信号变化，深度调试天线附加调频和电波入射方向。

2.3 幅度比较式测向技术

幅度比较式测向主要是根据测向天线或测向天线阵的方向特性，不同方向的电磁波接收信号幅度存在较大差异，以此来测定电磁波辐射方向。这种测向技术应用比较广泛，不同测向机可以绘制不同的方向图，例如，“H”形、“U”形和交叉环天线测向机等可以获得旋转的天线测向图；旋转对数、间隔双环和环形天线测向机等可获得直接旋转方向图，最后通过电气旋转角度或者手动方式实现无线电测向。

2.4 干涉仪测向技术

干涉仪测向技术主要是根据电磁波传播过程中，测向天线阵所接收的不同方向的电磁波相位不同，利用不同方向电磁波之间的相位差来测定来波的相位差和相位，从而确定来波方向。这种干涉仪测向技术通过测量无线电感应电压相位，然后计算相位差。当利用单值分析电磁波辐射源方向时，在干涉仪测向仪器周围设置3个分立测向天线，实现360°的全方位测向。如果天线之间的距离较短，会影响相位差分辨能力。为了避免造成相位模糊，应根据电磁波波长合理确定天线间距，还可以沿着干涉仪测向设备主基线设置若干个附加阵元，根据这些阵元的相位数据，确保主基线相位测量的准确性。干涉仪测向技术在360°方向和天线阵列频率范围以内，按照一定规律科学设点，合理控制方位间隔和频率间隔，测向过程中对样本群和测向数据进行插值处理，从而判断电磁波信号方向。

3 结束语

近年来，无线电测向系统技术快速发展，传统的无线电监测测向系统已经无法满足大量密集、新型的无线电测向要求，通过应用数字处理技术和集成化技术，无线电测向系统逐渐向小型化、智能化、自动化方向发展。在未来的发展过程中，应加大对无线电测向系统的分析和研究，充分发挥无线电测向系统的技术优势。

参考文献

[1]田霖.微型无线电测向系统设计[D].廊坊：河北工业大学，2014.

[2]张鑫.无线电监测与测向管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2013.

〔编辑：刘晓芳〕