无线电测向入门必备
五、乌兰韦伯尔测向体制
乌兰韦伯尔测向体制的测向原理：采用大基础测向天线阵，在圆周上架设多付测向天线，来波信号经过可旋转的角度计、移相电路、合差电路，形成合差方向图，而后将信号馈送给接收机。通过旋转角度计，旋转合差方向图，测找来波方向。
以40付测向天线阵元为例，角度计瞬间可与12付天线元耦合，而后分别经过移相补偿电路将信号相位对齐，形成可旋转的等效直线天线阵，12付天线分成两组，每组6付，两组间经过合差电路相加、减，形成合、差方向图。测向时以合、差方向图测找来波方向。在来波方向上，由于两组天线均处在来波的等相位面上，两组天线信号大小相等，差方向图时，输出相减为"零"，合方向图时，为一组天线信号输出的二倍。
由于乌兰韦伯尔测向是进行相位比较，人们常把它归类在比相式测向机。但是从使用者看，最终使用的是信号幅度比较，因此说它是幅度比较式测向机，也有道理。乌兰韦伯尔测向原理方框图如图(11)所示。
图11 乌兰韦伯尔测向原理框图
短波乌兰韦伯尔测向体制，是典型的大基础，测向天线阵直径是最低工作波长的1～5倍。天线阵直径尺寸，根据低端工作频率的不同，达到数百甚至上千米。测向天线单元，可以是宽频带直立天线，也可以是对数周期天线。为了提高天线接收效能，通常在天线阵内侧使用反射网。一付天线阵难于覆盖全部短波频段时，一般是采用内高频，外低频的双层阵。
乌兰韦伯尔测向体制的特点：由于采用大基础天线阵，测向灵敏度高，测向准确度高，测向分辨率高，抗波前失真、抗干扰性能好，可以提供监测综合利用。由于乌兰韦伯尔测向机要求数十根天线、馈线电特性完全一致，加之角度计设计、工艺要求高，以及需要大面积平坦开阔的天线架设场地，这无疑增加了造价和工程建设的难度。带来的问题是造价高，测向场地要求高。
六、到达时间差测向体制
到达时间差测向体制的测向原理：依据电波在行进中，通过测量电波到达测向天线阵各个测向天线单元时间上的差别，确定电波到来的方向。它类似于比相式测向，但是这里测量的参数是时间差，而不是相位差。该测向体制要求被测信号具有确定的调制方式。
到达时间差测向原理基本公式如公式(4)所示。设：垂直架设的测向天线单元A、B间距为2b，来波方向与AB连线的垂线的夹角为θ，来波仰角为β，电波传播速度为v，则天线B较天线A感应信号延迟时间为τ，
2b
于是有：τ=(——)SinθCosβ
v
则来波方向θ可求，为：
vτ
θ=arcSin［(———)Cosβ］(4)
2b
在上式中，τ为实际测量时间差。短波的来波仰角β需要估计，而超短波来波仰角β为"零"，即Cosβ=1。
测向原理方框图如图(12)所示。
实际使用中，为了覆盖360度方向，至少需要架设三付分立的测向天线。测向天线的间距有长、短基线之分，长基线的测向精度明显好于短基线。到达时间差测向体制基于时间标准和对时间的精确测量，以现在的技术水平而言，时间间隔的测量可达到1ns的精确度，当间距为10米时，测向的准确度可以达到1度。
图12到达时间差测向原理框图
到达时间差测向体制的特点：测向准确度高，灵敏度高，测向速度快，极化误差不敏感，没有间距误差，测向场地环境要求低。但是抗干扰性能不好，载波必须有确定的调制，目前应用尚不普及。
七、空间谱估计测向体制
空间谱估计测向体制的测向原理：在已知座标的多元天线阵中，测量单元或多元电波场的来波参数，经过多信道接收机变频、放大，得到矢量信号，将其采样量化为数字信号阵列，送给空间谱估计器，运用确定的算法求出各个电波的来波方向、仰角、极化等参数。
空间谱估计测向原理方框图见图(13)。
以四元天线阵为例，空间谱估计测向的基本公式，如公式(5)所示。空间谱估计测向是把每个天线的接收信号，与其他各个天线的信号都进行比较，这就是相关矩阵法，即协方差矩阵法，它完整地反映了空间电磁场的实际情况。具体地说就是构成如下的协方差矩阵：
图13空间谱估计测向原理框图
在上式中：Xn为n号天线的输出，H为共轭转置符号。空间谱估计四元天线阵的示意图如图(14)所示。
图14 空间谱估计四元阵示意图
由公式(5)可见，四元阵的协方差矩阵有16个元素，空间谱估计测向，充分利用了测向天线阵各个阵元从空间电磁场接收到的全部信息，而传统的测向方式仅仅利用了其中的一少部分信息(相位或者幅度)，因此传统的测向方式不能在多波环境下发挥作用。空间谱估计测向，基于最新的阵列处理理论、算法与技术，具有超分辨测向能力。所谓超分辨测向，是指对同信道中，同时到达的、处于天线阵固有波束宽度以内的、两个以上的电波，能够同时测向。这在传统的测向方法中是无法实现的。构成协方差矩阵是空间谱估计测向的基本出发点，但是对协方差矩阵的处理，在不同的算法中是不相同的，其中典型的是多信号分类算法(MUSIC)。
空间谱估计测向体制的特点：空间谱估计测向技术可以实现对几个相干波同时测向；可以实现对同信道中、同时存在的多个信号，同时测向；可以实现超分辨测向；空间谱估计测向，仅需要很少的信号采样，就能精确测向，因而适用于对跳频信号测向；空间谱估计测向，可以实现高测向灵敏度和高测向准确度，其测向准确度要比传统测向体制高得多，即使信噪比下降至0db，仍然能够满意地工作(而传统测向体制，信噪比通常需要20db)；测向场地环境要求不高，可以实现天线阵元方向特性选择及阵元位置选择的灵活性。以上空间谱估计测向的优点，正是传统测向方法长期以来存在的疑难问题。
空间谱估计同，尚在研究试验阶段。在这个系统中，要求具备宽带测向天线，要求各个天线阵元之间和多信道接收机之间，电性能具有一致性。此外还需要简捷高精度的计算方法和高性能的运算处理器，以便解决实用化问题。
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