[发明专利]用于测定手机信号方向的自适应测向天线及其测定方法

说明书

本发明公开了用于测定手机信号方向的自适应测向天线及其测定方法，具体包括单维自适应测向天线和三维自适应测向天线，单维自适应测向天线包括三个天线单元、一根丝杆、一根滑轨、一个伺服电机、两个固定座和一个滑动座；三个天线单元分别固定安置在两个固定座和一个滑动座上；两个固定座分别固定于滑轨的两端，分别套于滑轨和丝杆上，丝杆的一端连接伺服电机，由伺服电机驱动转动，调节滑动座的位置。三维自适应测向天线，由三组单维自适应测向天线端部互相垂直组成，三组自适应测向天线相交一端的天线单元共用，作为公共基准天线单元。本发明可以根据需要测向的信号的工作频率，改变测向天线间距，达到灵活适配不同频率信号的目的。

技术领域

本发明涉及无线通信天线领域，特别涉及一种适用于干涉仪测向系统测定手机信号方向的自适应测向天线及其测定方法。

背景技术

随着技术的进步，手机已经成为人们生活的必需品，人手一部手机已经成为现实。与此同时，公安部门也多了一些技术侦查手段，通过定位目标的手机位置找到目标。由此专门用于定位某个区域内的目标手机方位的设备手机无线电测向装置应运而生。

手机是移动蜂窝通讯系统中的用户终端，和蜂窝通讯系统中的基站单元之间保持着密切的双向通信，也就是双工通信方式。在频谱上主要有两种状态，一种是TDD时分复用同一频点，这是半双工通讯模式，同一时刻只存在一个方向的通讯；另一种是FDD频分复用，上下行分别占用一个独立的频点，双向通信可以同时存在。

其次，手机作为移动终端由电池供电，为了保证电池的耐用性，除了正常通信状态外，其余时刻保持低功耗状态，频次较少且时间较短的对外辐射信号，辐射功率也会根据和基站之间的连接状态实时调整，仅仅保持与基站之间的连接。这就要求测向装置能在极端的时间内完成测向，且装置的接收灵敏度，抗干扰能力较高。因此要侦测手机信号并测定其方向难度较大。

无线电测向是依据电磁波传播特性，使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程。无线电测向装置的最终目的是要确定辐射源的方向乃至辐射源的具体位置。

测定来波方向的方法主要有以下几种：

【1】幅度比较法，通过比较各个方向上来波信号强度来判断信源方向。

【2】多普勒效应法，通过测量信源和测向装置之间因为相对位移所产生的多普勒频移来判断信源方向。

【3】时间差比较法，通过测量信源信号被两个以上天线接收的时间差来判断信源方向。

【4】相位差比较法，通过测量信源信号被两个以上天线接收的相位差来判断信源方向。

幅度比较法因为结构简单，技术实现难度低，是一种常见的测向方法。但因为其抗干扰能力差，且对目标信号的稳定性与持续性要求很高，用于手机信号的测向精准度和抗干扰能力都很差，甚至会导致测向失败。

多普勒效应法，需要测向装置和目标信源之间具备一定速度的相对位移，相对位移速度较低甚至是静止的情况下无法测向，而手机用户的运动方式不确定，而测向装置需要保持高速位移也很难，因此这种方式也不是非常适用。

时间差比较法，依据信源电波在行进中测量其到达测向天线阵各个测向天线单元时间上的差别，来确定电波到来的方向。这种测向方法要求被测信号具有确定的调制方式，也就是信源可以被解调，可以获取信号的时间标签，根据时间标签到达接收天线间的时间差计算得到信源方向。因为手机信号调制方式的多样性以及信号在空间传播的不确定性，要完成手机信号解调并获取精确的时间标签是一件很难的事情，通常需要多个周期才能完成，且受基站的调配，会根据实际情况实时调整。这种方法对手机信号测向实现难度太大。