专利名称：多信道无线电测向仪的制作方法
技术领域：
本实用新型可用于无线电测向，具体为一种多信道无线电测向仪。
背景技术：
在无线电管理、通信网络建设、雷达设备检测、国家安全和军事侦察活动中，往往需测量空间无线电波的来源方向。在众多测量仪器中，以多天线共轭相干测量仪较为准确快速。传统的共轭相干测向仪需要采用多台共用同一时钟源的无线电接收机，每一台接收机在一次采集中只和一个天线连接，所有接收机严格同步采集，然后比较采集到的波形之间的相位，得到被测信号在不同天线接收到的相位差。当天线数量超过接收机数量时，可以用射频开关切换接收机和不同天线连接，通过多次测量得到所有天线接收到的被测信号的相位差，这个相位差可以解算出信号方向。测量时可以将所有接收机调节到被测信号频率，且通带频率和被测信号一致，这样的测向方法称窄带测向，所用仪器为窄带测向仪。测向时也可以将所有接收机通带频率放宽，覆盖到多个被测信号，采集后采用付利叶变换或滤波等数字信号处理技术将特定的被测信号分离出来，再逐个解算方向。这样的方法称宽带测向，所用仪器为宽带测向仪。
传统相干测向仪必须共享完全相同的本振时钟，而且无线电接收机往往有多极本振，导致接收机之间需要多个联线，系统复杂度提高；按照共享时钟方式连接的模块不能独立工作，缺乏灵活性；本振信号本身是一种射频信号，通过电缆连接容易造成相位测量不稳定。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种结构简单、与基准时钟同步，各接收机模块可独立工作也可以同步工作实现测向的多信道无线电测向仪。
本实用新型提出的多信道无线电测向仪由接收天线1、射频开关组合2和无线电接收机3组成(其结构如图1所示)，其中，接收天线1为M个，接收天线1的输出端分别连接相应的射频开关组合2的输入端，无线电接收机3为N个，射频开关组合2的输出端分别连接相应的无线电接收机3的输入端，其中任一台无线电接收机3的参考时钟输出端通过参考时钟连接线4连接到其他无线电接收机参考时钟的输入端。
本实用新型中，也可以将无线电接收机3的参考时钟的输入端分别通过参考时钟连接线4连接到其他时钟源5。
本实用新型中，2≤N≤M≤64。
本实用新型中，接收天线和无线电接收机可以有多个，设接收天线数量为M，接收机数量为N，通常2≤N≤M≤64。接收天线和无线电接收机的数量不需要相同。所有无线电接收机都有独自的本振，每个接收机的本振都可由接收机的基准时钟倍频或分频得到，每个无线电接收机的基准时钟都可以独立工作或和一个外部时钟同步。进行测向时，所有参加测向的接收机的基准时钟都必须相互同步。具体是由其中一台接收机输出基准时钟，或从外部引入基准时钟，连接到剩下所有无线电接收机的基准时钟参考输入，这些有参考输入的接收机都将各自得到的基准时钟和参考输入锁相同步。
本实用新型中，各接收机在每一次时钟同步后，本振相位存在一个固定偏差，这个偏差不随时间变化，但是各接收机本振可能有不同的偏差，且这个偏差不是确定值。假设电磁波到达接收天线j(1＜＝j＜＝M)的相位是φj，无线电接收机i(1＜＝i＜＝N)的本振偏差是θi，当无线接收机i和天线j连接时测到的相位是φj+θi。共轭相干测向的目的是测出不同天线间的相位差φj-φj’(1＜＝j’＜＝M，j’＜＞j)。对M个接收天线，需要测出相位差M个，加上无线电接收机本振偏差N个，共M+N个变量，N个接收机同时对相同信号，不同天线连接组合进行(M+N)/N次测量就可以解算出所有测向参数。
例如，天线数量M＝接收机数量N＝5时，第一步，将天线(1)-(5)和接收机(1)-(5)依次接通，所有接收机同时测量，得到(φ1+θ1)＝a1(φ2+θ2)＝a2……(φ5+θ5)＝a5其中a1到a5为测得的数值。
第二步，将接收机(1)和接收天线(2)连接，接收机(2)和接收天线(3)连接，依次类推，接收机(4)和接收天线(5)连接，接收机(5)和接收天线(1)连接，所有接收机同时测量，得到(φ2+θ1)＝b1(φ3+θ2)＝b2……(φ1+θ5)＝b5其中b1到b5为测得的数值。
将第一步得到的方程和第二步得到的方程对应相减，得到(φ1-φ2)＝a1-b1(φ2-φ3)＝a2-b2……(φ5-φ1)＝a5-b5以上方程就是各天线接收到的信号相位差，可以进行测向计算。总共需要2次测量，刚好等于(M+N)/N，(M＝N＝5)。
又如，天线数量M＝5，接收机数量N＝2时，第一步，将接收天线(1)、(2)和接收机(1)、(2)依次接通，所有接收机同时测量，得到(φ1+θ1)＝a1(φ2+θ2)＝a2第二步，将接收天线(2)、(3)和接收机(1)、(2)依次接通，所有接收机同时测量，得到(φ2+θ1)＝b1(φ3+θ2)＝b2第三步，将天线(5)、(4)和接收机(1)、(2)依次接通，所有接收机同时测量，得到(φ5+θ1)＝c1(φ4+θ2)＝c2第四步，将天线(1)、(5)和接收机(1)、(2)依次接通，所有接收机同时测量，得到(φ1+θ1)＝d1(φ5+θ2)＝d2其中，a1，a2，b1，b2，c1，c2，d1，d2为测量得到的数值。经过简单计算可得(φ1-φ2)＝a1-b1(φ2-φ3)＝a2-b2(φ3-φ4)＝b2-c2(φ4-φ5)＝c2-d2(φ5-φ1)＝d2-a1以上是测向所需全部数据。对于M＝5，N＝2时(M+N)/N＝3.5，需要最少测量次数为4次，即(M+N)/N向上取整。
本实用新型的工作过程如下1、将所有接收天线和接收机连接到射频开关组合，启动系统软件，软件为现有技术制得；2、根据预先选择好的测量步骤，用射频开关组合按照规则依次接通天线和接收机，测量射频信号相位；3、将测到的相位计算成天线间的相位差，进行测向计算；4、一次测向完成后可以进行下一次测向，进入其他功能或退出。
比起传统共用本振的系统，本实用新型电缆连接更简洁，功能更灵活，各接收机在测向之余可以分别检测各自的频段，达到高速宽带频谱检测或多电台监听的目的。
本实用新型可适用于无线电测向。本实用新型结构简单，构思新颖，成本低廉。
图1为本实用新型的结构图示。
图中标号1为接收天线，2为射频开关组合，3为无线电接收机，4为参考时钟连接线，5为时钟源。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本实用新型。
实施例1，9kHz-2.7GHz频率范围内的无线电测向仪仪器采用天线型号HR-27T，采用9个内部天线单元，相互位置在平面正9边形顶点，最大驻波比2.0，全向接收，尺寸直径1米，厚0.4米。射频开关组合选用PIN信号开关，最大驻波比1.6。无线电接收机采用NI PXI-5660接收机模块。本振参考连接采用NI PXI-1045机箱背板的PXI时钟总线。将接收天线1的输出端分别连接相应的射频开关组合2的输入端，射频开关组合2的输出端分别连接相应的无线电接收机3的输入端，无线电接收机3的参考时钟输出端通过参考时钟线连接线4连接到其他无线电接收机参考时钟的输入端。
权利要求1.一种多信道无线电测向仪，由接收天线(1)、射频开关组合(2)和无线电接收机(3)组成，其特征在于，接收天线(1)为M个，接收天线(1)的输出端分别连接相应的射频开关组合(2)的输入端，无线电接收机(3)为N个，射频开关组合(2)的输出端分别连接相应的无线电接收机(3)的输入端，其中任一台无线电接收机(3)的参考时钟输出端通过参考时钟线连接线(4)连接到其他无线电接收机参考时钟的输入端。
2.根据权利要求1所述的多信道无线电测向仪，其特征在于将无线电接收机(3)的参考时钟的输入端分别通过参考时钟连接线(4)连接到其他时钟源(5)。
3.根据权利要求1所述的多信道无线电测向仪，其特征在于2≤N≤M≤64。
专利摘要本实用新型可用于无线电测向，具体为一种多信道无线电测向仪。由接收天线、射频开关组合和无线电接收机组成，接收天线的输出端连接射频开关组合的输入端，射频开关组合的输出端连接无线电接收机的输入端，一台无线电接收机的参考时钟输出端通过参考时钟线连接线连接到其他无线电接收机参考时钟的输入端；接收天线为M个，无线电接收机为N个；其中2≤N≤M≤64。比起传统共用本振的系统，本实用新型电缆连接更简洁，功能更灵活，各接收机在测向之余可以分别检测各自的频段，达到高速宽带频谱检测或多电台监听的目的。本实用新型可适用于无线电测向。本实用新型结构简单，构思新颖，成本低廉。
文档编号G01S5/02GK2807275SQ20052004279
公开日2006年8月16日 申请日期2005年6月23日 优先权日2005年6月23日
发明者杨道田, 邵晖 申请人:成都华日通讯技术有限公司, 上海聚星仪器有限公司