無線電測(cè)向技術(shù)——測(cè)向解決方案

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前言

  快速簡(jiǎn)便地測(cè)向、分析一些頗具挑戰(zhàn)的信號(hào),如寬帶信號(hào)或短暫信號(hào),需要測(cè)向機(jī)能夠精準(zhǔn)同步地處理大量頻道。這種處理方式特別適用于未知頻率上的瞬時(shí)信號(hào),例如:跳頻、猝發(fā)、GSM、CDMA等信號(hào)。

  對(duì)于嚴(yán)重重疊的信號(hào)或密集信號(hào),則需要測(cè)向機(jī)具備極高的信道分辨率、鄰道抑制和高速掃描的能力。采用最新的三通道測(cè)向技術(shù),并在高分辨率功能的支持下,即使面對(duì)復(fù)雜的寬帶信號(hào),測(cè)向機(jī)也能準(zhǔn)確截獲并對(duì)其進(jìn)行分析。這得益于更寬的FFT 實(shí)時(shí)帶寬、改進(jìn)的測(cè)量評(píng)估功能和極高的掃描速度,使測(cè)向機(jī)能夠在極短的時(shí)間內(nèi)有效完成任務(wù)。

測(cè)向準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性

  測(cè)向機(jī)的測(cè)向準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性在字面上的含義是非常容易理解的,然而,真正探究測(cè)向機(jī)的這些性能卻并非易事。雖然許多產(chǎn)品樣本上都或多或少地定義了“儀器精度”和“系統(tǒng)精度”,也給出了一些指標(biāo)數(shù)值,但這僅為參考數(shù)據(jù),因?yàn)樗鼈儾话鎸?shí)電磁環(huán)境的影響。

  表1分析了這兩項(xiàng)參數(shù),并且提出了羅德與施瓦茨公司(R&S)的新建議。



  本文考慮一個(gè)圓形天線陣,其直徑越大,抗反射的能力越強(qiáng)。圖1展示了在處理同樣的反射波干擾時(shí),寬孔徑天線比窄孔徑給出更高的精確度。


圖1 圓形天線陣對(duì)反射波干擾的處理


  事實(shí)上,為了避免測(cè)向模糊性,天線振子間的距離是有限制的。所以,對(duì)于任一頻率的天線孔徑取決于天線振子的數(shù)量。

  圖2比較了振子間距離相同的分別具有5和9個(gè)振子的兩副測(cè)向天線?梢钥闯觯炀振子越多,測(cè)向天線就具有更高的測(cè)向準(zhǔn)確度、靈敏度和抗波前失真能力;谶@種原因,Rohde&Schwarz總是盡量使用更多的振子。有數(shù)據(jù)表明,羅德與施瓦茨公司的帶有9個(gè)振子的測(cè)向系統(tǒng)在總體測(cè)向精度指標(biāo)上,優(yōu)于帶有5個(gè)振子的測(cè)向系統(tǒng)2~3倍,另外,其測(cè)向值的穩(wěn)定性相應(yīng)提高。


圖2 不同振子的測(cè)向天線比較


  低截獲信號(hào)與預(yù)分類器分析

1 測(cè)向/定位低截獲概率信號(hào)

  在測(cè)向和定位無線電信號(hào)過程中,經(jīng)常遇到低截獲概率的信號(hào)。具有下列特性的信號(hào),對(duì)于任何測(cè)向機(jī)來說都是一個(gè)很大的挑戰(zhàn):

  ◆ 跳頻網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)中,大量電臺(tái)并行工作;

  ◆ 大范圍的跳頻,如數(shù)百兆赫茲(MHz);

  ◆ 在數(shù)百兆赫茲(MHz)的寬頻譜上存在短脈沖信號(hào);

  ◆ 信號(hào)密集環(huán)境中的短脈沖。

  這些信號(hào)很難通過操作員手工截獲,必須通過具有自動(dòng)處理大量數(shù)據(jù)能力的設(shè)備,例如:預(yù)分類器。另外,為了發(fā)現(xiàn)此類信號(hào)的發(fā)射機(jī),需要同步掃描測(cè)向網(wǎng)絡(luò)。

2 短時(shí)信號(hào)的截獲概率

  以下詳細(xì)列出了短時(shí)信號(hào)的不同發(fā)射時(shí)間對(duì)應(yīng)100 MHz掃描的截獲概率(POI)。

◆ 發(fā)射機(jī)參數(shù):

信道間隔 25 kHz;

跳頻范圍 50 MHz;

跳速 300 Hops/s and 1000 Hops/s。

◆ 測(cè)向機(jī)參數(shù):

掃描范圍 100 MHz / 200 MHz / 500 MHz;

信道間隔100 kHz。




圖3 DDF05E截獲概率


  圖3顯示了在不同掃描范圍(100 MHz、200 MHz、500 MHz)條件下,DDF05E的截獲概率。

3 預(yù)分類器

  預(yù)選器的功能是:自動(dòng)偵查和分類所有重要信號(hào)。其工作原理是:首先測(cè)量所有在靜噪電平之上的信號(hào)帶寬、發(fā)射時(shí)間和其他技術(shù)參數(shù);然后,用軟件比較分析這些信號(hào)與在內(nèi)存中的其他信號(hào)的相似性。從而測(cè)向系統(tǒng)即可對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分類:

  * 信號(hào)類型——跳頻,線性調(diào)頻脈沖或脈沖;

  * 方位角和仰角(HF);

  * 信號(hào)帶寬;

  * 信號(hào)中心頻率;

  * 信號(hào)的發(fā)射時(shí)間;

  * … 。

  并且,在頻譜窗口標(biāo)記出所有的預(yù)分類信號(hào)以便于觀察。

  預(yù)分類器具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):

 。1) 測(cè)向機(jī)在掃描時(shí)收集的海量信息壓縮為需要的關(guān)鍵信息。由于數(shù)據(jù)量減少很多,當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有測(cè)向機(jī)需要聯(lián)合定位時(shí),不需要高速數(shù)據(jù)連接。

 。2) 自動(dòng)分類。相對(duì)于操作員的人工分類節(jié)省了大量時(shí)間。
作者:羅德與施瓦茨中國有限公司 丁浩   來源:中國無線電管理

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