[实用新型]一种基于干涉仪的测向微波信道组件

说明书

本发明公开了一种基于干涉仪的测向微波信道组件，天线阵和有源接收机，天线阵接收待测电磁波分别与有源接收机相连；所述的天线阵列包括均匀圆阵列安装于金属圆盘的天线底盘上的单极子天线；所述的单极子天线采用锥形结构，在锥形单极子天线的口上覆盖有圆形盖板，锥面和圆形盖板围成真空结构，在锥顶形成馈电孔与安装在天线底盘上的馈电SMA接头相连。本发明中，天线采用单极子天线，有效降低了天线部分的高度，天线罩尺寸可达直径310mm，高度97mm，与业界同等级产品比较尺寸极大的缩小。

技术领域

本发明涉及无线电测向领域，特别涉及一种基于干涉仪的测向微波信道组件。

背景技术

无线电测向是根据无线电磁波的传播性质，通过测向设备接收和计算出无线电磁波的波达方向。由于无线电测向属于无源工作，隐蔽性好，因而在通信领域占据重要地位。无线电测向仪基于测向原理的不同有振幅法测向、相位法测向、瓦特原理测向、多普勒测向、时差法测向以及相关干涉仪等方法。测向仪的重要技术指标包括：(1)测向精度：测向的任务就是确定目标的方位(也就是来波方位)，测向精度越高则测向误差越小，通常测向仪的测量精度由允许误差来表示；(2)灵敏度：即测向仪能够正常测向条件下能够接收的最小无线信号，能够接收的信号越微弱，则灵敏度越高，测向距离越远。测向仪的灵敏度以最弱信号电磁场场强(V/m)来表示；(3)测向频段是指测向仪的实际工作频率范围，由测向仪接收天线频段和射频电路带宽决定；(4)频率分辨率：指在频率上选择、区分两个邻近信号的能力，由测向仪的通频带(或称瞬时带宽)决定，通频带越窄，频率分辨力愈高，测向仪在频率上选择信号的能力愈强。

干涉仪测向中，通过计算天线间的接收信号相位差来推算出信号的入射方向，原理简单明了，运算量较小，测向精度高。利用这种技术进行测向时，能够全方位测量出一个信号的方向。干涉仪测向体制中包括相位干涉仪测向、相关干涉仪测向两种。相位干涉仪测向为了可以确定来波方向，要求具有一致的幅相特性，特别是要求好的相位一致性，因而对硬件要求比较高，同时高频率处的信号测向易产生测向模糊。而相关干涉仪测向系统在全方位的范围内，对信号进行相关算法的运算，通过求得相关系数最大值来测量出信号的方向。相关干涉仪测向的优点是运算量小，测向处理速度快、精度高，通过信号的相位数据与样本库的数据作相关运算，解决相位干涉仪的问题，从而大大提高了测向准确度，而且不需要对天线的最小孔径进行限制，可以抵抗一定的波前失真，对极化误差不敏感。

测向天线系统包含天线阵元和有源接收机两部分：天线阵元包含若干个全向辐射单元，辐射单元通常由偶极子天线构成，由五个或八个阵元组成圆阵构成干涉仪天线阵列；有源接收机集成了电子罗盘、GPS定位模块以及射频衰减、移相开关网络。电子罗盘提供磁北方向，GPS模块提供当前天线所在坐标，射频接收模块能够对接收的阵列天线信号进行阵列运算和信号处理。相关干涉仪测向技术被广泛应用于军事通信定位、无线电频谱监测、电子对抗和国家安防等。

很多国家都推出了比较有代表性的测向产品：德国罗德施瓦茨公司推出了RSADD系列干涉仪测向系统，采用多组天线阵元、多信道接收机、高分辨的信道化和多个测向体制融合的技术，用数字方式评估信号的来波方向，具有独特的技术优势，但在较低频段时，天线的体积会增大，难以用于车载的设备中。国内的干涉仪测向机也推出了一些性能不错的干涉仪测向机产品。华日HR-10车载式综合监测系统采用目前世界上先进的单通道相关干涉仪的方法测向，其测向准确度达到了国际先进水平。华日HR-03K三通道多模式测向系统频带覆盖30～3000MHZ，采用九元天线阵和三通道接收机，可以实现相关干涉仪和空间谱估计多模测向体制，具有高频率分辨率，可分离同频信号，同时测向速度快，可应对突发信号。华日HR-62X无人机机载空中监测测向系统，频率覆盖20MHz-3000MHz，使用双通道接收机和多元小孔径天线阵，减轻系统重量的同时具有较高的测向准确度。

相关干涉仪测向本质上是基于比相测角原理，天线间的连线定义为测向基线，简单的双天线测向示意图如图1所示，两个接收天线只包含一个测向基线(即单基线测向)，基线长度为d，假设来波方向与基线法线夹角为可以得到AB两阵元间接收信号的相位差为：