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【42】 空间谱短波测向系统天线场地仿真及数据分析

阅读次数: 1316 次    信息来源: 信息研究所

作者:王志雄    国家新闻出版广电总局二九一台

摘要:对于任何一个测向系统而言,天线阵参数及场地条件都是影响测向性能的重要因素,而空间谱估计测向系统对此有着更加严格的要求。为了保证本台空间谱测向系统能够达到规定的测向精度要求,满足实际监测业务的需求,针对实际场地中地面倾斜、围墙遮挡的情况进行了测向精度的仿真实验。

关键词:地面倾斜,围墙遮挡,测向精度仿真

 

0 引言

    短波无线电测向领域是一个传统行业,其历史可追溯到1899年德国人布朗发明的环形测向机。由于第一次世界大战中短波通信的大量应用,各种短波测向装备不断涌现并广泛应用在军事领域,短波无线电测向技术得到了迅速发展,出现了乌兰韦伯、干涉仪、瓦森-瓦特等测向系统。上世纪八十年代以后,随着阵列信号处理技术的发展,出现了空间谱估计测向系统。

    近年来,我国不断大力发展短波测向技术,并逐步进入实用阶段。短波测向系统是短波频段频谱管理和监测的重要组成部分,相关部门对短波测向技术及业务一直非常重视,并提出了网络化的发展方向,不断提升对短波信号的监听及测向能力。

    空间谱估计测向技术相对于其它测向技术而言有很大的优势,具有较高的测向灵敏度和精度,具备同频多信号的测向能力,对弱小信号的分辨力也较强,这些技术优势都很切合监管中心对于短波广播监测业务的要求。

    然而,短波空间谱估计测向系统也较为复杂,尤其是对天线场地的地理条件和电磁环境有着严格的要求。随着城市化进程的加快,工业电气辐射、大气无线电噪声和无线电台间的干扰日益严重,城市电磁环境不同程度受到破坏。而且短波空间谱测向站为了保证测向灵敏度和精度的要求,均采用大基础的天线阵列。因此,实际短波测向站的天线阵地不可能完全符合国标GB13614-92的要求,天线阵孔径也不能达到最优的系统要求。

    本台地处我国的西部,群山密布,地势落差较大,周围地形条件复杂,测向场地的选择受到自然环境的诸多限制,这对天线场地的设计和建设造成了很大的困难。为了到达测向系统的各项指标要求,满足监测业务的实际精度需求,就必须克服这些不利条件,提出合理的场地建设方案和天线孔径的设计指标。

    因此,本台联合设计单位对场地的实际情况进行了测向精度仿真,为场地建设和天线孔径的设计提供可靠的理论依据,保证测向系统的性能指标。仿真实验主要分析了在地面倾斜、存在围墙以及天线阵元分布等情况对测向精度的影响。本次仿真不考虑场地外围的自然条件,如丘陵、沟壑等。

 

1 场地实际情况

    空间谱估计测向技术通过天线的几何布阵获得来波信号到达每个阵元的不同幅度/相位值,再根据空间谱算法计算来波方向。空间谱估计测向系统可以使用任意形状的天线阵列,只需考虑阵列的几何结构及阵元特性就可以了,这是空间谱估计测向技术相对于其它测向技术的优势所在。因此,在空间谱估计测向系统天线场地的建设中重点考虑天线阵的布局和阵列阵元数。

(全文详见《广播与电视技术》2014年·第41卷·增刊2。)

 

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