一种适用于手持测向设备的测向算法及实现VIP免费

2010年第3期深圳职业技术学院学报JournalofShenzhenPolytechnicNO．3．20l0一种适用于手持测向设备的测向算法及实现夏继媛，胡启龙，卢锦川(深圳职业技术学院电子与信息工程学院，广东深圳518055)摘要：本文提出一种改进的幅度比较式无线电测向体制及测向算法，给出了在某手持测向设备中的应用结果．该测向体制及算法可抵消掉由硬件电路、人体干扰及环境等因素对天线方向图造成的影响，具有测向速度快、抗干扰能力强等优点，可广泛应用于各种手持式测向设备．．关键词：无线电；测向算法；幅度比较式中图分类号：TN014文献标识码：A文章编号：1672—0318(2010)03—003卜04无线电测向是依据电磁波传播特性，使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程．无线电测向经历了大约一百年的发展，迄今已经形成了各种测向体制．如幅度比较式测向体制、相位比较式测向体制、时间差测向体制、多普勒测向体制、空间谱测向体制等L1J．其中幅度比较式测向体制原理简单，应用相当广泛．测向原理是依据电波在行进中．利用测向天线阵或测向天线的方向特件．按照不同方向来波接收信号幅度的不同来测定来波方向J．为了满足实际测向需要，人们生产和使用了各种测向设备．目前正在使用的一些测向设备，普遍具有体积大的特点，天线具有较强的独立性，能够保证获得良好的方向图．但对于小体积的手持式测向设备，在测向过程中，天线结构、机壳结构、人体干扰和环境等因素对天线方向图的影响很大，传统的测向体制已无法满足需求．通过对已有测向体制的研究，可知适合于小尺寸天线测向的方法主要有：幅度比较式和沃特森一瓦特测向体制，其原理基本相同，即利用对不同方向接收信号幅度的不同来测定来波方向．幅度比较式在测向时需直接或间接旋转天线方向图，测向指标与周围的环境有很大关系，对于体积小的手持式测向设备，存在使用不便的问题；沃特森一瓦特测向体制在测向时不是采用直接或间接旋转天线方向图，而是采用计算求解或显示反正切值，使用直观，但对电波处理显得复杂，因此测向速度受到一定限制【3】．本文提出一种改进的幅度比较式无线电测向体制及测向算法．1测向体制及算法原理依据测向学原理，综合考虑天线尺寸，传播损耗，电波绕射能力等因素，以50MHz甚高频波为主要研究对象，选择使用环形天线，其对垂直极化波的方向图成8字形，方向图简单，易于定向使用．拟采用正交放置的双环形天线测向装置，不需要旋转天线，只要检测到两环形天线接收信号的幅度，就能计算出来波的方向．以其中一个天线(称之天线)为例，取垂直纸面指向里为天线的法线方向，定义来波方向如图1所示，由图可知，天线接收场强为：(0)=E|jlfsin0(1)其中，，是最大方向上的接收场强．同理，对于系统而言，与之垂直放置的天线】，的接收场强为：()=ECOS0(2)则tgO：㈩可见，只要得到两路天线场强比值即可求得入射角．收稿日期：2009—1卜04作者简介：夏继嫒(1979一)，女，吉林人，讲师，硕士研究生，主要研究方向为自动控制32深圳职业技术学院学报第9卷‘／波方向目前很多高性能天线接收芯片都提供接收场强指示信号RSSI，如FM信号接收芯片MC3362的RSSI电流，该电流正比于芯片射频输入端的射频功率10In，即RSSI=e(10InJ(4)其中，为MC3362的比例系数．根据欧姆定律可得：P：‘r其中，为芯片输入电压；Ri为芯片的输入阻抗．根据无线传输特性，芯片输入电压与该点的场强成正比，即：=KE(6)其中，K为比例系数，其值由天线结构，阻抗变换电路，滤波电路，人体干扰，环境等因素决定．将公式(5)和(6)代入公式(4)进行整理可得：RSSI=20clnlEl+(20glnIKl-101nR)(7)对于正交放置的双环形天线测向装置，天线接收电路相同，由电容、电阻的精度引起的误差微乎其微，可忽略不计．两通道的RSSI相减，可得：tan(0)：-exp()(8由公式(8)看出，该测向算法可将天线结构、阻抗变换电路，滤波电路，人体干扰，环境等因素的影响抵消，恰当选取芯片的比例系数，即可算出来波方向角．2性能分析2．1实测系统描述某无线数字通信系统，发射机采用FM调制方式，带宽16kHZ，发射功率为2W，频率稳定度<20ppm，谐波辐射(邻道干扰)<-40dBc．无线测向接收机硬件框图如图2...