無線電監(jiān)測測向天線系統(tǒng)技術(shù)方案

1、成都瀚博凌迅科技有限公司 某無線電監(jiān)測測向天線系統(tǒng)技術(shù)方案【節(jié)選】天饋部分包括垂直極化測向接收天線和水平極化測向接收天線兩部分, 垂直極化測向接收天線采用雙層 5元圓形天線陣, 水平極化測向接收天線采 用單層 5元圓形天線陣,天饋單元單元還包含天線開關(guān)矩陣以及傳輸饋線。 (1 天線配置結(jié)構(gòu)形式垂直極化測向接收天線設(shè)計(jì)成同心雙層五元圓形天線陣,外層天線陣 (L1、 L2、 L3、 L4、 L5接收 100MHz 400MHz 頻率范圍信號(hào)。天線陣模型示意圖如圖 4所示: 水平極化測向接收天線設(shè)計(jì)成單層五元圓形天線陣, 水平極化測向接收 天線陣(M1、 M2、 M3、 M4、 M5接收 100MH

2、z 1000MHz 頻率范圍的水 平極化信號(hào),天線陣模型示意圖如圖 5所示。L2圖 4雙層五元圓形天線陣結(jié)構(gòu)示意圖(2天線陣口徑外層天線陣圓半徑 100cm , 100MHz 250MHz 采用對(duì)角線作為測向 基線。 (3開關(guān)矩陣天線選擇開關(guān)矩陣是為實(shí)現(xiàn)水平 /垂直極化以及內(nèi)外層天線之間的 切換而設(shè)計(jì)的, 結(jié)構(gòu)示意圖如圖 6所示。 考慮到損耗和相位誤差的影響, 選用微波繼電器來實(shí)現(xiàn)。 圖 5單層五元水平極化接收?qǐng)A形天線陣結(jié)構(gòu)示意圖L L 2L 3 L 4 L 5 微波繼電器圖 6 天線開關(guān)矩陣之各天線元之間切換邏輯接收信道 接收信道 接收信道 接收信道 接收信道 頻帶寬度:10MHz 4GHz

3、 損耗:小于 0.3dB 引入相位誤差:小于 0.1° (4 結(jié)構(gòu)口徑設(shè)計(jì)從提高測向精度考慮,測向天線口徑應(yīng)盡量大,但當(dāng)測向基線過長時(shí), 將出現(xiàn)測向模糊問題,因此天線口徑有一個(gè)最佳設(shè)計(jì)問題。當(dāng)天線口徑一定時(shí),測向模糊將出現(xiàn)在高頻端,為此,外層天線陣口徑 應(yīng)以 400MHz 的波長(cm 75=設(shè)計(jì),下面以波長 cm 75=進(jìn)行計(jì)算。圖 7是 為 計(jì) 算 方 便 而 畫 的 幾 何 示 意 圖 , 圖 中 為 來 波 方 位 角 ,5145342312, , , , d d d d d 分別為 5個(gè)測向基線對(duì)應(yīng)于來波方位角 時(shí)波程差。 本系統(tǒng)采用 5基線方法, 消除測向模糊的基本條件是

4、在 003600=范圍x圖 7 天線口徑(邊線基線計(jì)算幾何示意圖內(nèi), 5個(gè)波程差 5145342312, , , , d d d d d 中, 至少有一個(gè)不大于 400MHz 時(shí)即為 37.5cm 。利用幾何知識(shí)算得:(001236cos 36sin 2+=R d (002372cos 36sin 2=R d (cos 36sin 2034R d = (004572cos 36sin 2+=R d (005136cos 36sin 2=R d式中, R 為天線陣圓的半徑。在 o o 3600=范圍內(nèi),畫得各波程差與 的關(guān)系曲線如圖 8所示。從圖 8曲線看到,滿足消除測向模糊的 R R d ij

5、 3644. 036sin 231. 00min =××=, 由此得到天線陣最大口徑尺寸為 cm R 5. 373644. 0,即 R=102cm。36sin 2R d ij圖 8 波程差曲線圖當(dāng) R 確定后, 可以根據(jù)圖 9所示示意圖算出對(duì)角線測向基線方案所能滿 足的最高頻率。具體算法如下。算得各測向基線波程差:(001372cos 72sin 2+=R d (002436cos 72sin 2=R d (003536cos 72sin 2+=R d (004172cos 72sin 2=R d (cos 72sin 2052R d = 同前分析,滿足消除測向模糊的 cm R R d ij 605896. 072sin 231. 00min =××=,x圖 9 天線口徑 (對(duì)角線基線 計(jì)算幾何示意圖最小波長為 2 × d ij min = 120cm ，對(duì)應(yīng)最高頻率為 f = 250MHz 。 最后，選定外層天線