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测向天线的选择与测向方法

2025-05-14

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测向天线的选择与测向方法

一、测向天线的选择

在选择测向天线时,需要考虑多种因素,包括工作频段、测向精度、环境适应性以及应用场景等。以下是几种常见的测向天线类型及其特点:

  1. 环天线
    • 类型:包括单环天线和复合环天线。单环天线具有简单的结构,适用于最小信号法测向;复合环天线通过结合环天线和垂直天线,解决了单环天线的双向性问题,提高了测向精度。
    • 特点:环天线在水平面方向图上呈“8”字形或“C”形,适用于垂直极化地波的测向。
  2. 八木天线
    • 特点:具有尖锐的方向特性,适用于最大信号法测向。由于其增益高、方向性强,常用于米波和分米波段的雷达、电视等无线系统。
  3. 喇叭天线
    • 特点:结构简单,方向图易于控制,适用于中等方向性天线。喇叭天线常用于天线测量中的校准和增益测试,也适用于卫星通信和雷达系统。
  4. 阵列天线
    • 特点:通过多个天线单元的组合,可以实现高精度的测向。阵列天线适用于多普勒测向、干涉仪测向等需要高分辨率的测向方法。

二、测向方法

根据测向天线接收到的信号特性,测向方法主要分为以下几类:

  1. 幅度法测向
    • 最小信号法:转动天线使接收信号最小,确定来波方向。
    • 最大信号法:转动天线使接收信号最大,确定来波方向。
    • 比幅法:通过比较不同天线接收的信号幅度,确定来波方向。
    • 原理:利用天线方向特性,根据接收信号的幅度差异测定来波方向。
    • 实现方式
    • 特点:系统简单,但易受多径效应影响,测向精度有限。
  2. 相位法测向
    • 干涉仪测向:直接测量天线感应电压的相位差。
    • 多普勒测向:通过天线与来波的相对运动产生多普勒频移,测定来波方向。
    • 原理:利用不同天线单元接收信号的相位差,测定来波方向。
    • 实现方式
    • 特点:测向精度高,适用于高频信号,但对设备要求较高。
  3. 到达时间差测向(TDOA)
    • 原理:测量信号到达不同天线单元的时间差,确定来波方向。
    • 特点:测向准确度高,灵敏度高,但要求信号具有确定的调制方式。
  4. 空间谱估计测向
    • 原理:利用高分辨率阵列信号处理技术,对测向天线阵列接收的信号进行空间谱估计,测定来波方向。
    • 特点:可同时测向多个相干波,适用于跳频信号测向,测向灵敏度和准确度高。

三、测向天线与方法的选择建议

  • 低频测向:可选择环天线或阵列天线,结合幅度法或相位法测向。
  • 高频测向:推荐使用喇叭天线或阵列天线,结合干涉仪测向或多普勒测向。
  • 多目标测向:采用空间谱估计测向法,配合阵列天线实现高分辨率测向。
  • 便携式测向:选择小型化天线(如八木天线、手持式定向天线),结合比幅法或准多普勒测向。


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