專利名稱：無線電經(jīng)緯儀天線和接收系統(tǒng)中的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電經(jīng)緯儀中天線和接收系統(tǒng)的一個(gè)方法。被測(cè)目標(biāo)發(fā)射機(jī)發(fā)出的無線電信號(hào)不僅被參考天線接收，而且被天線區(qū)域中至少三個(gè)(多于三個(gè)更好)天線接收。從所述天線接收到的信號(hào)被送到接收系統(tǒng)，并被天線選擇開關(guān)控制和選擇。通過所述接收系統(tǒng)，檢測(cè)出不同天線接收的信號(hào)間的相位差。根據(jù)這些相位差和天線域中各天線的位置坐標(biāo)，用三角學(xué)原理可以算出信號(hào)的入射角度。
此外，本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)上述方法的無線電經(jīng)緯儀。該儀器包括含有內(nèi)參考天線和天線選擇開關(guān)的天線域、接收裝置、相位測(cè)量裝置、幅度測(cè)量裝置、控制和測(cè)量裝置以及對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算的裝置。
眾所周知，已有無線電經(jīng)緯儀是一種測(cè)量裝置，通過測(cè)量無線電信號(hào)(通常假設(shè)為平面波)的方向，也即定出所選坐標(biāo)系中的方位角和仰角，從而定出無線電發(fā)射機(jī)的位置。適于無線電經(jīng)緯儀的各種方法在文獻(xiàn)〔1〕中有所描述?！?〕RohdeandSchwartzNews，“方向探測(cè)和無線電定位”，78-82頁。
接著，闡述已有的干涉儀的工作原理。干涉儀是由至少三個(gè)天線(實(shí)際上常多于三個(gè))組成的天線域和無線電接收機(jī)，以及一個(gè)測(cè)量相位差的裝置組成的。在已知天線的準(zhǔn)確位置時(shí)，通過測(cè)量不同天線接收信號(hào)間的相位差，可用簡(jiǎn)單的三角學(xué)運(yùn)算求出信號(hào)的λ射角(假設(shè)信號(hào)為平面波)。這種工作原理在上面的文獻(xiàn)〔1〕中有所敘述。
已有干涉儀存在著如下缺點(diǎn)。天線附近的障礙和地面的反射造成所說的信號(hào)干擾被測(cè)電磁場(chǎng)，引起方向的測(cè)量誤差。在已有的方法中，克服這個(gè)問題的嘗試是用大量的天線(大大多于必要的三個(gè))，除了測(cè)量天線信號(hào)的相位外，還測(cè)量幅度。由于干涉的結(jié)果，各種反射造成了信號(hào)幅度的變化。觀察這些變化，選擇那些不受干擾的天線，在每個(gè)特定時(shí)刻，可以用不受反射影響的信號(hào)來計(jì)算方向。
用已有裝置，定向的精度受到天線域的大小，即，三角基線的限制。所以，當(dāng)其它因素，如相位差的測(cè)量精度保持不變時(shí)，天線間的距離增加，定向精度也提高。然而，當(dāng)天線間的距離大于半個(gè)波長時(shí)，清晰性將喪失，即，對(duì)這個(gè)信號(hào)可得到幾個(gè)入射方向。除了用大天線群外，甚至用一個(gè)大基線天線域及較小的天線組(借此能得到清晰的方向圖)也能測(cè)得正確的入射方向。
天線信號(hào)間相位差的測(cè)量需要至少兩個(gè)超外差接收機(jī)。通過它們，接收的信號(hào)被轉(zhuǎn)變成足夠低的頻率，以便能夠精確地測(cè)量它們的相位差和幅度。
已有的無線電經(jīng)緯儀天線信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)包含著某些限制和缺陷，上面已經(jīng)提到一部分。本發(fā)明的主要目的就是要克服所說的限制和缺陷。
考慮到要達(dá)到上述目的和下面要說的其它目的，本發(fā)明方法的主要特點(diǎn)在于在方法上使用了一個(gè)不屬于天線域本身的外參考天線，并且，由于天線域中天線相位和內(nèi)參考天線的相位都被與來自所說的外參考天線和與之相聯(lián)接的接收機(jī)的參考信號(hào)相關(guān)檢測(cè)，所以，在測(cè)量支路與參考支路之間不需要校準(zhǔn)。
另一方面，本發(fā)明涉及的裝置的主要特點(diǎn)是對(duì)于裝置的天線系統(tǒng)，一個(gè)不屬于天線域本身的參考天線與相關(guān)的接收機(jī)連接起來。因此，可以測(cè)量屬于天線域本身的所有天線接收信號(hào)的、與在所述接收機(jī)中得到的參考信號(hào)有關(guān)的相位。
本發(fā)明方法的最主要的新穎性是增加和使用了一個(gè)不屬于天線域本身的外參考天線。從這個(gè)參考天線可以獲得一個(gè)參考信號(hào)。由于有了參考信號(hào)，可以用二極管開關(guān)來替代已有方法中必需的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。所有屬于天線域本身的天線的相位(包括內(nèi)參考天線)都可以與來自外參考天線和相連接收機(jī)的參考信號(hào)相比較而被測(cè)量。天線域本身的所有信號(hào)從天線開關(guān)向前傳送相同的路程，因此，在測(cè)量支路與參考支路之間不需要校準(zhǔn)。
需要說明，用本發(fā)明的方法和裝置不能測(cè)量距離，只能測(cè)量方向。如果必須測(cè)量距離，可以用其它方法，例如在無線電探空儀中根據(jù)探測(cè)氣球發(fā)出的壓力信息來測(cè)量。本發(fā)明方法能用于幾個(gè)不同的方面，如無線電探測(cè)，或衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，或飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)裝置。
本發(fā)明應(yīng)用到氣象探測(cè)，為測(cè)風(fēng)提供了一種方法和裝置。這種測(cè)量不依賴Omega和Loran系統(tǒng)。與雷達(dá)相比，本發(fā)明(例如，在軍事應(yīng)用方面)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是由于裝置是無源的，即，非發(fā)射裝置，所以保密性高。
例如，要精確監(jiān)視衛(wèi)星位置時(shí)，使用幾個(gè)本發(fā)明所說的無線電經(jīng)緯儀或相應(yīng)的其它裝置，可以非常精確地測(cè)定衛(wèi)星位置。
利用這一發(fā)明，同時(shí)具有幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)，下面將簡(jiǎn)單說明這些優(yōu)點(diǎn)，并將列成如下的條文所有基本信號(hào)的路徑相同，從而，由設(shè)備漂移引起的相位誤差得到補(bǔ)償。外參考和測(cè)量通道之間的相位變化是沒有影響的，因?yàn)椋鼈兺ǔ１热勇?br> 射頻應(yīng)用更簡(jiǎn)單。
無需校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器(頻率跟蹤接收到的頻率)。
無需校準(zhǔn)開關(guān)。
無需校準(zhǔn)信號(hào)所要的分路裝置。
電纜布線更簡(jiǎn)單和存在很少的對(duì)相位漂移敏感的元器件。
設(shè)備中，只有天線連接器置于室外，在已有方法中，400MHz輸入端、校準(zhǔn)開關(guān)和分路元件只得置于室外。
對(duì)參考支路，可以利用屬于系統(tǒng)本身的近乎相同的接收機(jī)。
接著，先敘述與本發(fā)明最相關(guān)的已有方法，然后，參考附圖詳述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖A是說明已有測(cè)量方法的框圖。


圖1按圖A的形式說明本發(fā)明的方法。
圖2說明利用干涉儀確定探測(cè)氣球的幾何位置。
圖3標(biāo)出了干涉儀的天線域。
圖4更詳細(xì)說明干涉儀的結(jié)構(gòu)和操作。
首先，根據(jù)圖A，我們敘述與本發(fā)明關(guān)系最密切的已有方法。
在由幾個(gè)天線組成的天線域中，天線的信號(hào)可以通過每次兩個(gè)天線一對(duì)一對(duì)地測(cè)量，如文獻(xiàn)〔2〕所述。(〔2〕，“FinalReportfortheMinitrackTrackingFunctionDescription”Vol·2pp·39-41，GoddardSpaceFlightCenter，Greenbelt，Maryland)。在這種情況下，需要一個(gè)含有多個(gè)并聯(lián)接收機(jī)的設(shè)備。簡(jiǎn)單的辦法是用兩個(gè)接收機(jī)和一個(gè)高速轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以一個(gè)接一個(gè)地快速測(cè)量幾個(gè)天線信號(hào)與被選為參考的天線信號(hào)的比較結(jié)果。這種方法如圖A所示。圖A中的天線選擇開關(guān)是由裝置10a控制的，后者用于確定測(cè)量的時(shí)間。所以，待測(cè)天線1……(n-1)中每個(gè)天線可以短時(shí)間接到接收機(jī)11，以這種方式，天線1……(n-1)的每個(gè)天線信號(hào)與參考天線n的信號(hào)相比的相位差和幅度均可被讀出。
當(dāng)來自天線i的信號(hào)為ui(t)＝
iSin(wt+φi′)時(shí)，和來自參考天線n的信號(hào)為un(t)＝
nSin(ωt+φn′)時(shí)，天線i與天線n的信號(hào)間相位差為φi＝φi′-φn′。
符號(hào)i-1…n-1，天線編號(hào)n-參考天線的編號(hào)φi′-天線i的信號(hào)的相對(duì)相位φn′-天線n的信號(hào)的相對(duì)相位φm-相位測(cè)量值Δφ-測(cè)量分支間的相位差ω-到達(dá)天線的信號(hào)的角頻率t-時(shí)間u-信號(hào)的瞬時(shí)電壓
-電壓的峰值相位測(cè)量裝置17的測(cè)量結(jié)果就是所說的測(cè)量結(jié)果，為φmi＝φi′-φn′+Δφ，其中含有由兩個(gè)測(cè)量分支的傳輸時(shí)間差引起的相位差Δφ。這個(gè)相位差必須利用校準(zhǔn)的儀器單獨(dú)確定，以便可以從結(jié)果中減去而得到真正的φi。
接收器11和12是同步工作的，所以它們的本地振蕩器13是共用的或相互鎖相的。來自參考天線n和其它天線i…n-1的信號(hào)進(jìn)入兩個(gè)完全分離的分支(分支包含大量電纜和接收機(jī))，傳到信號(hào)相位檢測(cè)裝置17。溫度和其它環(huán)境條件的變化引起傳送時(shí)間的變化，同時(shí)，引起這些分路中相位的變化，當(dāng)然要帶來測(cè)量誤差，除非分支是等長的。因此，制作兩個(gè)盡可能相同的分支是很重要的，特別是相應(yīng)的電纜必須嚴(yán)格等長。
除了上述的工作原理，在圖A的系統(tǒng)中還存在引起相位漂移的因素，設(shè)法通過反復(fù)校準(zhǔn)來消除所述因素的影響。信號(hào)發(fā)生器15是所需的標(biāo)準(zhǔn)，它的頻率和功率與每種特定情況下的待測(cè)信號(hào)一致。發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)15被分路器14分為兩個(gè)分支，并經(jīng)過天線選擇開關(guān)10a和一個(gè)特別校準(zhǔn)的開關(guān)16進(jìn)入兩個(gè)接收機(jī)11和12。用這種方法，在假定分路裝置14和與之相連的電纜相同不變的情況下，可以測(cè)出每種特定情況下與零相位對(duì)應(yīng)的誤差。實(shí)際電纜的長度相當(dāng)長(幾個(gè)波長)，并且除了別的因素外，由于太陽輻射的影響，它們的溫度隨時(shí)間是不同的。所以，上面的假設(shè)不完全正確，上述的校準(zhǔn)也不是特別準(zhǔn)確和可靠。
下面將參照?qǐng)D1-4，說明本發(fā)明的主要原理和作為例子的最佳實(shí)施例。
利用圖1所示的本發(fā)明的最佳實(shí)施例，可將引起測(cè)量支路間的相位差漂移的因素減小到最低程度。將圖1與圖A所示的已有系統(tǒng)相比較，可以看出，系統(tǒng)中多了一個(gè)外參考天線n+1。雖然它緊靠天線域，但它不屬于天線域AK本身。天線域中包括內(nèi)參考天線n的所有天線1…n的信號(hào)，從天線選擇開關(guān)10a沿同一電纜傳到同一接收機(jī)11?？梢詼y(cè)量包括內(nèi)參考天線n的天線域AK的所有天線1…n的信號(hào)相對(duì)于外參考天線n+1的信號(hào)的相位。
根據(jù)圖A描述的方法，由相位檢測(cè)裝置17得到的測(cè)量結(jié)果是φmi＝φi′-φ′n+1+Δφ，此外，對(duì)于域中的內(nèi)參考天線φmn＝φn′-φ′n+1+Δφ利用關(guān)系φmi-φmn＝φ′i-φ′n+1+Δφ-(φ′n-φ′n+1+Δφ)＝φ′i-φ′n可得到要測(cè)量的相位差φi＝φ′i-φ′n。
從上述關(guān)系可看出，只要測(cè)量期間外參考天線n+1的信號(hào)的相位φ′n+1和測(cè)量支路間的相位差Δφ保持不變，則它們可以從上述關(guān)系中消去。實(shí)際上，由溫度等引起的Δφ的變化和由來波方向的變化引起的φ′n+1的變化非常緩慢，在幾毫秒的測(cè)量周期內(nèi)其變化是微不足道的。
根據(jù)圖1到圖4描述的發(fā)明方法，可避免使用連續(xù)校準(zhǔn)，因而，所需的儀器(信號(hào)發(fā)生器、分路裝置、標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)和n條電纜)是不必要的了。而且可以減少除了天線、電纜和選擇開關(guān)中傳送時(shí)間變化外的所有其它誤差因素。
參照?qǐng)D2、3、4，接著描述本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。利用本發(fā)明設(shè)計(jì)的無線電探空儀和干涉儀測(cè)量風(fēng)。
按照?qǐng)D2，用氣球30升空的無線電探空儀31來測(cè)量風(fēng)。30和31的結(jié)合體隨著氣流漂移。不時(shí)確定探測(cè)氣球的位置可得到風(fēng)向，而風(fēng)速可根據(jù)位移來計(jì)算。為了確定探測(cè)氣球的位置，已有多種方式，如光經(jīng)緯儀、雷達(dá)、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)和無線電經(jīng)緯儀。所有這些都各有優(yōu)、缺點(diǎn)。
圖2描述了利用本發(fā)明設(shè)計(jì)的干涉型無線電經(jīng)緯儀對(duì)探測(cè)器定位的原理。通過測(cè)量來自探測(cè)氣球31的無線電信號(hào)的幅度和相位，(假設(shè)信號(hào)是平面波)，已知n個(gè)天線1…10(n＝9)的精確位置關(guān)系，可以計(jì)算出入射信號(hào)的方位角(α)和仰角(ε)。而且，借助于探測(cè)氣球發(fā)出的氣壓信號(hào)，當(dāng)探測(cè)氣球的高度h已知時(shí)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以計(jì)算出探測(cè)氣球在每個(gè)特定時(shí)刻的位置。
下面描述一個(gè)根據(jù)本發(fā)明完成的風(fēng)干涉儀。這種干涉儀通過觀察無線電探測(cè)器的位移，專門用來測(cè)定風(fēng)。這種干涉儀稍作改變可以用于任何無線電發(fā)射機(jī)的定位并觀察其移動(dòng)情況。
圖3描述了一個(gè)由待測(cè)天線域本身1…9和外參考天線10組成的天線域AK。天線域本身由放置在兩條相互垂直的直線上的9個(gè)天線1…9組成。中間的一個(gè)天線是內(nèi)參考天線。由最里面的天線1…4和內(nèi)參考天線9組成一組，可獲得一個(gè)明確的方向圖。外面的天線5…8和內(nèi)參考天線9組成一組，由于它們的基線長，測(cè)量的精度提高了。圖3所示的與波長有關(guān)的天線排列空間只顯示出許多可能性中的一個(gè)有利的實(shí)施例。當(dāng)需要提高定向的精度時(shí)，可以增加外面天線5…8間的距離;相反，當(dāng)精度要求不高時(shí)，外面的天線可以省去。
天線1…10最好是非定向的，如1/4波長垂直振子與地平面組成的全向天線，并盡可能彼此相同。外參考天線10可以不同，例如可以是一個(gè)定向天線，它不會(huì)產(chǎn)生任何不利影響。外參考天線的位置可以自由選取，以不是靠近其它天線1…9太近(小于二個(gè)波長)和距離域中心太遠(yuǎn)為原則。外參考天線離中心的距離，即與內(nèi)參考天線9的距離最好不要比外圍天線離中心的距離大得太多。圖4是接收和測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)略圖。裝置是為400MHz的無線電探測(cè)器而設(shè)計(jì)的。在這種情況下，頻率范圍是400-406MHz。裝置是由兩個(gè)實(shí)際上相同的雙變頻超外差接收機(jī)11和12組成的(圖1)。接收機(jī)接收來自天線場(chǎng)中外參考天線10的信號(hào);通過實(shí)現(xiàn)選擇的天線選擇開關(guān)控制，接收機(jī)11交替接收來自天線域AK中天線1…9的信號(hào)。
接收機(jī)11和12的輸入端由一個(gè)403MHz的帶通濾波器(其帶寬覆蓋了400-406MHz整個(gè)頻段)和一個(gè)大器組成。經(jīng)過放大和濾波的無線電信號(hào)被帶有第一本振器66的330-336MHz信號(hào)的二極管混頻器34和35混頻，因此可獲得70MHz的第一中頻。兩個(gè)接收機(jī)11和12共用同一個(gè)本振13a，使用分路器件67，可以由它取出信號(hào)。在第一中頻級(jí)36和37，中頻信號(hào)被濾波和放大。接收機(jī)12收到的第二本振信號(hào)來自一個(gè)59.3MHz的固定晶體振蕩器50。接收機(jī)11收到的第二本振信號(hào)來自電壓控制的晶體振蕩器51。這個(gè)振蕩器的相位相對(duì)于另一個(gè)振蕩器50是鎖定的，所以，輸出頻率可由一個(gè)較低級(jí)的分離參考振蕩器52按Δf＝2.4KHz的精度測(cè)定。由第二混頻器38和39得到的10.7MHz中頻信號(hào)，在第二中頻級(jí)42和43被濾波和放大。
接收機(jī)12的第二中頻信號(hào)還包含由探測(cè)器31發(fā)出的與氣壓、濕度和溫度有關(guān)的數(shù)據(jù)，即所謂的PTU信號(hào)，此信號(hào)將被送到它自己的檢測(cè)器作進(jìn)一步處理。接收機(jī)11的第二中頻信號(hào)被送到輸入檢測(cè)器46(接收機(jī)12的第二中頻信號(hào)送到它的另一個(gè)輸入端口)，并被限幅器44限幅到標(biāo)準(zhǔn)電平。利用帶通濾波器，從輸入檢測(cè)器46可獲得兩接收機(jī)第二中頻的頻差f3。
圖4中頻符號(hào)的意義如下f0-入射信號(hào)頻率f1-第一中頻f21-接收機(jī)11的第二中頻f22-接收機(jī)12的第二中頻f3-檢測(cè)信號(hào)頻率fL1-第一本振頻率fL2-第二本振頻率Δf-參考頻率當(dāng)使用圖4中按上述定義的各符號(hào)表示時(shí)，f3＝f21-f22，另一方面，f22＝f0-fL1-fL2和f21＝f0-fL1-(fL2-Δf)，將后者代入前式得到f3＝Δf。因此，差頻等于參考頻率Δf，而與輸入信號(hào)頻率f0及本振信號(hào)頻率fL1和fL2無關(guān)。然而，差頻與到達(dá)接收機(jī)11的信號(hào)包含相同的幅度信息，并且在由天線開關(guān)10a選擇的每一個(gè)特定情況下，它與參考頻率信號(hào)Δf的相差正比于外參考天線和天線1…n的信號(hào)之間的相差。因此，測(cè)量結(jié)果不受本振頻率fL1和fL2的任何漂移的影響。
接收機(jī)12的自動(dòng)放大控制(AAC)是如此實(shí)現(xiàn)的利用AAC檢測(cè)器45，從第二中頻取樣，由所說的檢測(cè)器45得到的電壓調(diào)整輸入級(jí)32和第二中頻級(jí)42的放大，使中頻信號(hào)的幅度保持不變。接收機(jī)11與上面的不同在于AAC檢測(cè)器47，它從被檢測(cè)信號(hào)的幅度取樣。然而，AAC檢測(cè)器47是利用一個(gè)控制信號(hào)自動(dòng)開關(guān)的，從而，只有當(dāng)天線開關(guān)10a選擇內(nèi)參考天線n時(shí)才取樣。當(dāng)選擇其它天線時(shí)，AAC電壓保持不變，因此，其它天線的信號(hào)強(qiáng)度不影響AAC電壓。
控制和測(cè)量處理器60負(fù)責(zé)控制定時(shí)操作，并給相位測(cè)量和幅度測(cè)量電路17和18提供采樣指令，從而完成檢測(cè)信號(hào)的測(cè)量。相差可利用相對(duì)于2.4KHz參考信號(hào)的數(shù)字關(guān)系測(cè)得，而利用快速峰值檢波可完成幅度測(cè)量。
控制天線選擇開關(guān)10a，使得天線域中的天線1…n順序通過，且在每一天線信號(hào)的測(cè)量之間測(cè)量出內(nèi)參考天線的信號(hào)，使得在其它每一天線1…n-1的測(cè)量之后，盡可能快地從參考天線n的信號(hào)取樣。在這樣情況下，由轉(zhuǎn)換次數(shù)的漂移等因素引起的相位誤差保持最小。因此，測(cè)量順序是1，n，2，n，3，n，…，n個(gè)測(cè)量依秩完成，測(cè)量序列以周期如1秒重復(fù)。用這種方法取幾次測(cè)量的平均值得到測(cè)量結(jié)果。一個(gè)天線的測(cè)量約用2.5ms完成。
控制和測(cè)量處理器60將相位和幅度測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，并通過串聯(lián)通道62饋到風(fēng)計(jì)算處理器61。它根據(jù)探測(cè)氣球31的高度h和饋入的信號(hào)，以1秒的周期計(jì)算風(fēng)向和風(fēng)速。
接著，給出本專利的專利要求書。本發(fā)明的各種細(xì)節(jié)將在那里顯示出在所述的發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的變化，并且，這些細(xì)節(jié)不同于上面所述的具體例子的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種在無線電經(jīng)緯儀的天線和接收系統(tǒng)中的方法，其中，來自目標(biāo)發(fā)射機(jī)的待測(cè)信號(hào)不僅被參考天線(n)，而且被天線域(AK)中至少三個(gè)(多于三個(gè)更好)天線接收，從所述天線接收到的信號(hào)被傳到接收系統(tǒng)，并且，被天線選擇開關(guān)(10a)控制和選擇，由所述接收系統(tǒng)可以檢測(cè)不同天線信號(hào)間的相位差，根據(jù)天線域(AK)中天線的位置坐標(biāo)和所述相位差，用三角變換可計(jì)算出信號(hào)入射角度(α，ε)，其特征在于使用了一個(gè)不屬于天線域(AK)本身的外參考天線(n+1)，而且，屬于天線域本身的天線(1…n-1)和內(nèi)參考天線(n)的相位是相對(duì)于來自外參考天線和與其相連的接收機(jī)(12)的參考信號(hào)而測(cè)量的，所以，在測(cè)量支路和參考支路間不需要校準(zhǔn)。
2.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于天線域的內(nèi)參考天線(n)以及屬于天線域本身的所有天線的信號(hào)由天線選擇開關(guān)(10a)選擇和控制，這些信號(hào)經(jīng)過同一電纜(20)到達(dá)同一個(gè)接收機(jī)(11)，外參考天線信號(hào)傳送到單獨(dú)的接收機(jī)(12)，來自接收機(jī)(11，12)的測(cè)量信號(hào)和參考信號(hào)分別傳送到相位測(cè)量裝置(17)和可能有的幅度測(cè)量裝置(18)中。
3.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于不僅外參考天線(n+1)的單獨(dú)的接收機(jī)(12)的信號(hào)，而且天線域本身(AK)的天線(1…n-1)和內(nèi)參考天線的共用接收機(jī)(11)的信號(hào)都與本機(jī)振蕩器的信號(hào)混頻。
4.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于控制天線選擇開關(guān)(10a)，使天線域本身的天線(1…n)的信號(hào)順序通過，在天線的各次測(cè)量之間，測(cè)量?jī)?nèi)參考天線(n)的信號(hào)，使得在測(cè)量了每個(gè)天線后，盡快地從參考天線(n)的信號(hào)上取樣，這樣，可使由轉(zhuǎn)換時(shí)間和相應(yīng)的擾動(dòng)因素的漂移引起的相位誤差最小，為了提高測(cè)量精度，可相繼進(jìn)行幾次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果以幾次測(cè)量的平均值計(jì)。
5.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于在該方法中，使用一個(gè)控制和測(cè)量處理器(60)，用該處理器把相位和幅度的測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，這些結(jié)果最好經(jīng)由串聯(lián)通道(62)傳到計(jì)算處理器(61)或類同器件。
6.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于該方法用已精確知道其相對(duì)位置的幾個(gè)天線(1…n+1)，測(cè)量從探測(cè)氣球(31)發(fā)出的無線電信號(hào)的幅度和相位，從而確定探測(cè)氣球的位置，這里假設(shè)所說的信號(hào)為平面波，在該方法中，可以計(jì)算出由信號(hào)入射方向指示的方位角和仰角(α，ε)，利用根據(jù)探測(cè)氣球(31)發(fā)出的氣壓信息計(jì)算出高度h，可求得探測(cè)氣球(31)在每一特定時(shí)刻的位置，根據(jù)所述位置借助于自由飛行的探測(cè)氣球的移動(dòng)，可計(jì)算出風(fēng)速和風(fēng)向。
7.用來實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所要求方法的無線電經(jīng)緯儀包括包含內(nèi)參考天線(n)及天線選擇器(10a)的天線域(AK)，接收裝置(11，12)，相位測(cè)量裝置(17)，幅度測(cè)量裝置，控制和測(cè)量裝置，其特征在于對(duì)于天線系統(tǒng)而言，不屬于天線域(AK)本身的參考天線(n+1)和相應(yīng)的接收機(jī)(12)相連，從而，根據(jù)在接收機(jī)(12)中得到的參考信號(hào)，可以測(cè)量屬于天線域本身的所有天線(1…n)的信號(hào)與參考信號(hào)的相對(duì)相位。
8.權(quán)利要求7中的裝置，其特征在于外參考天線(n+1)離最靠近的其它天線(1…n)的距離大于兩個(gè)波長(A)。
9.權(quán)利要求7中的裝置，其特征在于接收設(shè)備包括兩臺(tái)最好是基本相同的雙變頻超外差接收機(jī)(11，12)，其中一個(gè)所述接收機(jī)(12)接收來自天線域(AK)以外的參考天線(n+1)的信號(hào)，另一個(gè)接收機(jī)(11)受包含在設(shè)備中的天線開關(guān)(10a)的控制和選擇，交替接收從天線域(AK)中的所有天線來的信號(hào)。
10.權(quán)利要求7中的裝置，其特征在于該設(shè)備包括控制和測(cè)量處理器(60)，它將相位和幅度的測(cè)量結(jié)果變換成數(shù)字形式，從所說的處理器(60)將測(cè)量結(jié)果經(jīng)由串聯(lián)通道(62)或等同物饋送到包含在系統(tǒng)中的運(yùn)算處理器(61)，后者根據(jù)探測(cè)氣球(31)的位置變化計(jì)算出測(cè)量結(jié)果，諸如風(fēng)速和風(fēng)向。
全文摘要
無線電經(jīng)緯儀的天線和接收系統(tǒng)中的方法和裝置，其中，用天線域(AK)中的至少三個(gè)天線(1…n-1)及一個(gè)參考天線(n)來接收待測(cè)目標(biāo)的，來源于發(fā)射機(jī)的無線電信號(hào)，并使用了一個(gè)不屬于天線域(AK)本身的外參考天線(n+1)。可以測(cè)得屬于天線域本身的天線(1…n-1)和內(nèi)參考天線(n)相對(duì)于參考信號(hào)的相位，該參考信號(hào)是從所述外參考天線(n+1)和與之連接的接收機(jī)(12)得到的，因此，在測(cè)量支路和參考支路之間無需校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01S11/04GK1037399SQ8910284
公開日1989年11月22日 申請(qǐng)日期1989年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月26日
發(fā)明者亨利·安德遜 申請(qǐng)人:外沙拉股份公司