本文首先介紹了無線電測向的一般知識，說明了無線電測向機的分類方法和應用；著重從(cong) 測向原理的角度說明了不同測向體(ti) 製的特點和主要技術指標；最後從(cong) 實際出發，提出選用建議。供讀者參考。

無線電測向的一般知識

隨著無線電頻譜資源的廣泛應用和無線電通信的日益普及，為(wei) 了有序和可靠地利用有限的頻譜資源，以及確保無線電通信的暢通，無線電監測和無線電測向已經必不可少，其地位和作用還會(hui) 與(yu) 時俱進。

什麽(me) 是無線電測向呢?無線電測向是依據電磁波傳(chuan) 播特性，使用儀(yi) 器設備測定無線電波來波方向的過程。測定無線電來波方向的專(zhuan) 用儀(yi) 器設備，稱為(wei) 無線電測向機。在測定過程中，根據天線係統從(cong) 到達來波信號中獲得信息以及對信息處理的方法，可以將測向係統分為(wei) 兩(liang) 大類：標量測向係統和矢量測向係統。標量測向係統僅(jin) 能獲得和使用到達來波信號有關(guan) 的標量信息數據；矢量測向係統可以獲得和使用到達來波信號的矢量信息數據。標量測向係統僅(jin) 能單獨獲得和使用電磁波的幅度或者相位信息，而矢量測向係統可以同時獲得和使用電磁波的幅度和相位信息.

標量測向係統曆史悠久，應用最為(wei) 廣泛。最簡單的幅度比較式標量測向係統，是如圖(1)所示的旋轉環型測向機，該係統對垂直極化波的方向圖成8字形。大多數幅度比較式的標量測向係統，其測向天線和方向圖，都是采用了某種對稱的形式，例如：阿德考克(Adcock)測向機和沃特森-瓦特(Watson-Watt)測向機，以及各種使用旋轉角度計的圓形天線陣測向機；屬於(yu) 相位比較的標量測向係統，有如：幹涉儀(yi) (Inteferometry)測向機和多普勒(Dopple)測向機等。在短波標量測向係統可以設計成隻測量方位角，也可設計成測量方位角，同時測量來波的仰角。

矢量測向係統，具有從(cong) 來波信號中獲得和使用矢量信息數據的能力。例如：空間譜估計測向機。矢量係統的數據采集，前端需要使用多端口天線陣列和至少同時利用兩(liang) 部以上幅度、相位相同的接收機，後端根據相應的數學模型和算法，由計算機進行解算。矢量係統依據天線單元和接收機數量以及後續的處理能力，可以分辨兩(liang) 元以至多元波場和來波方向。矢量測向係統的提出還是近十幾年的事，它的實現有賴於(yu) 數字技術、微電子技術和數字處理技術的進步。目前尚未普及。

在上述的說明中，我們(men) 使用的是測定“來波方向”，而沒有使用測定“輻射源方向”，這兩(liang) 者之間是有區別的。我們(men) 在這裏側(ce) 重的是：測向機所在地實在的電磁環境，但是，無線電測向，通常的最終目的，還是要確定“輻射源的方向”和“輻射源的具體(ti) 位置”。

無線電測向從(cong) 上個(ge) 世紀初誕生至今，已經形成了係統的理論，這就是無線電測向學。無線電測向學，是研究電磁波特性及傳(chuan) 播規律、無線電測向原理及實現方法、測向誤差規律及減小和克服誤差的方法。總之，無線電測向學，是研究無線電測向理論、技術與(yu) 應用的科學。無線電測向學是與(yu) 無線電工程學、無線電電子學、地球物理學、無線電通信技術、計算機技術、數字技術緊密相關(guan) 的一門科學。

無線電測向係統的組成，如圖(2)所示。通常包括測向天線、輸入匹配單元、接收機和方位信息處理顯示四個(ge) 部分。測向天線是電磁場能量的探測器、傳(chuan) 感器，又是能量轉換器，它把空中傳(chuan) 播的電磁波能量感應接收下來，連同幅度、相位、到達時間等信息轉換為(wei) 交流電信號，饋送給接收機；輸入匹配單元實現天線至接收機的匹配傳(chuan) 輸和必要的變換；接收機的作用是選頻、下變頻、無失真放大和信號解調；檢測、比較、計算、處理、顯示(指示)方位信息，是第四部分的任務。

無線電測向以測向機所在地，以及過地理北極的子午線為(wei) 參考零度方向。兩(liang) 點之間方位度數按下述方法確定：假設地球表麵A、B兩(liang) 點，A點為(wei) 測向機所在地，基準方向與(yu) 方位角如圖(3)所示。量判B點相對於(yu) A點的方位角，是從(cong) 過A點的子午線(零度)順時針旋轉到A至B的大圓路連線的度數。B點相對於(yu) A點的方位角度數具有唯一性

圖3 基準方向與(yu) 方位角

測向機在測向過程中顯示(指示)的測向讀數稱為(wei) 示向度。由於(yu) 電波傳(chuan) 播以及測向儀(yi) 器的誤差等原因，測向時，示向度通常不是一個(ge) 十分精確的單值。示向度與(yu) 方位角之差，稱為(wei) 測向誤差。如果在測向中，示向度與(yu) 方位角重合，則測向誤差為(wei) 零。實際上，在測向過程中導致產(chan) 生誤差的原因是多方麵的，但是基本上可以歸納為(wei) 主觀誤差和客觀誤差兩(liang) 大方麵。影響和產(chan) 生客觀誤差的因素很多，以後我們(men) 還將另文專(zhuan) 述。

在測向中，為(wei) 了獲得比較準確的示向度，通常有四個(ge) 必須具備的條件：優(you) 良的測向台址環境、匹配的測向體(ti) 製、高精度的測向機、經驗豐(feng) 富的操作人員。優(you) 良的測向台址環境為(wei) 電波的正常傳(chuan) 播提供條件；正確選擇測向體(ti) 製，以滿足使用中的不同要求；精良的測向機是設備基礎；在測向的過程中，常常需要處理預想不到的情況，人的知識經驗十分寶貴，經驗豐(feng) 富的操作人員，有著非常重要的作用。這是四個(ge) 必須同時具備的條件。

測向設備、通信係統和附屬設備，可以組成測向站(台)。測向站是專(zhuan) 門執行測向任務的機構，它有固定站和移動站之分。

無線電測向測定電波來波方向，通常是為(wei) 了確定輻射源的位置，這時往往需要以幾個(ge) 位置不同的測向站(台)組網測向，用各測向站的示向度(線)進行交匯。如圖(4)所示。條件允許時，也可以用移動測向站，在不同位置依次分時交測。

圖4 各測向站的示向交匯

短波的單台定位，是在測向的同時測定來波的仰角，以仰角、電離層高度計算距離，用示向度和距離粗判台位。單台定位如圖(5)所示。

圖5短波單台(站)定位

實際操作上要確定未知輻射源的具體(ti) 位置，往往需要完成由遠而近分步交測，以逐步實現接近和確定輻射源的具體(ti) 位置。

無線電測向的應用

無線電測向係統的應用在三個(ge) 方麵：一、測定未知輻射源方向和位置的測向係統。測向站(台)可以是固定的，也可能是移動的。例如：在無線電頻譜管理中，對未知幹擾源的測向與(yu) 定位。二、測定已知輻射源方向，用以確定自身位置的測向係統。這時測向機通常安裝在運動載體(ti) 上。例如：在船舶航海與(yu) 飛機飛行中的導航設備。三、引導帶有輻射源的運動載體(ti) 到達預定目標的測向係統。測向站(台)可以是固定的，也可以是移動的。

無線電測向的應用領域包括民用和軍(jun) 用兩(liang) 大方麵。無線電頻譜管理、自然生態科研、航空管理、尋地與(yu) 導航、內(nei) 防安全和體(ti) 育運動等，屬於(yu) 前者；通信與(yu) 非通信信號偵(zhen) 察、戰略戰術電子對抗與(yu) 反對抗等，在電子戰中的應用，屬於(yu) 後者。

無線電測向機的分類方法

經過了近百年的研究、實踐與(yu) 發展，無線電測向機已經擁有了一個(ge) 龐大的家族。基於(yu) 著眼點的不同，測向機有著下列各種不同的分類方法(分類中的交叉不可避免)：1.依照工作頻段分類有：超長波、長波、中波、短波、超短波和微波測向機；2.依照工作方式分類有：固定測向機、移動測向機。移動測向機又因為(wei) 運載工具的不同，可以進一步分為(wei) 車載、船載、機載(飛機)測向機以及手持和佩帶式測向機；3.依照測向機的作用距離分類(主要指短波)有：近距離測向機、中距離測向機、遠(程)距離測向機；4.依照測向天線間隔(基礎、孔徑)尺寸的大小分類有：大基礎測向機、中基礎測向機、小基礎測向機；5.依照測向天線是否具有放大器分類有：有源天線測向機、無源天線測向機；6.依照測向機所使用的測向天線種類分類有：環(框)形天線測向機、交叉環(框)形天線測向機、間隔雙環(框)形天線測向機、單極子(加載)天線測向機、對稱陣子(垂直、水平)天線測向機、對數天線測向機、行波環天線測向機、磁性天線測向機、微波透鏡天線測向機等；7.依照測向機示向度讀出方式分類有：聽覺測向機、視覺測向機、數字測向機；8.依照測向機使用接收機的信道分類有：單、雙信道測向機、多信道測向機。像上麵的分類方法，可能還有一些，這裏不再贅述。 測向原理及測向體(ti) 製概述。

在測向機家庭中，依據不同的測向原理，可以把現有的測向機歸納為(wei) 不同的測向體(ti) 製、體(ti) 係和樣式。以下將分別介紹它們(men) 的工作原理和特點。

一、幅度比較式測向體(ti) 製

幅度比較式測向體(ti) 製的工作原理是：依據電波在行進中，利用測向天線陣或測向天線的方向特性，對不同方向來波接收信號幅度的不同，測定來波方向。

例如：間隔設置的四單元U形天線陣、小基礎測向(阿德考克)機，如圖(6)所示。其表達公式如公式(1)所示。Uns=kU13SinθCosεUew=kU24CosθCosεUnsθ=arctg—— (1)Uew

上麵的公式中：Uns、Uew分別為(wei) 北-南、東(dong) -西天線感應電壓，θ為(wei) 來波方位角，ε為(wei) 來波仰角，k為(wei) 相位常數，2bπk= ———λ其中：b為(wei) 天線間距，λ為(wei) 工作波長。

對於(yu) 360度(θ)不同方向的來波，北-南天線感應接收信號的幅度遵循正弦Sinθ規律，東(dong) 西天線感應接收信號的幅度遵循餘(yu) 弦Cosθ規律，有了兩(liang) 組信號幅度，測向時設法對二者求解或顯示它們(men) 的反正切值，即可得到來波方向。這隻是幅度比較式測向體(ti) 製中的一個(ge) 典型的測向機例子。

圖6 四單元阿德考克天線陣

幅度比較式測向體(ti) 製的原理應用十分廣泛，其測向機的方向圖也不盡相同。例如：環形天線測向機、間隔雙環天線測向機、旋轉對數天線測向機等，屬於(yu) 直接旋轉測向天線和方向圖；交叉環天線測向機、U形天線測向機、H型天線測向機等，屬於(yu) 間接旋轉測向天線方向圖。間接旋轉測向天線方向圖，是通過手動或電氣旋轉角度計實現的。手持或佩帶式測向機通常也是屬於(yu) 幅度比較式測向體(ti) 製。這是不再贅述。

幅度比較式測向體(ti) 製的特點：測向原理直觀明了，一般來說係統相對簡單，體(ti) 積小，重量輕，價(jia) 格便宜。小基礎測向體(ti) 製(阿德考克)存在間距誤差和極化誤差，抗波前失真的能力受到限製。頻率覆蓋範圍、測向靈敏度、準確度、測向時效、抗多徑能力和抗幹擾能力等重要指標，要根據具體(ti) 情況做具體(ti) 分析。

二、沃特森-瓦特測向體(ti) 製

沃特森-瓦特測向體(ti) 製的工作原理：沃特森-瓦特測向機實際上也是屬於(yu) 幅度比較式的測向體(ti) 製，但是它在測向時不是采用直接或間接旋轉天線方向圖，而是采用計算求解或顯示反正切值。鑒於(yu) 它在測向機家族中的特殊地位和目前仍然在廣泛應用，所以在此單獨說明。基本公式同公式(1)。正交的(Sinθ、Cosθ)測向天線信號，分別經過兩(liang) 部幅度、相位特性相同的接收機進行變頻、放大，最後求解或顯示反正切值，解出或顯示來波方向。屬於(yu) 沃特森瓦特測向機的有：多信道沃特森-瓦特測向機、單信道沃特森-瓦特測向機。這裏所說的多信道，通常是指三信道，另外一個(ge) 信道的作用是與(yu) 全向天線相接，以解決(jue) “180度不確定性”和“值班收信”問題。多信道沃特森-瓦特測向原理方框圖如圖(7)所示。

圖7 多信道沃特森-瓦特框圖

單信道沃特森-瓦特測向機是將正交的測向天線信號，分別經過兩(liang) 個(ge) 低頻信號進行調製，而後通過單信道接收機變頻、放大，解調出方向信息信號，然後求解或顯示反正切值，給出來波方向。單信道沃特森-瓦特測向機原理方框圖如圖(8)所示。

圖8 單信道沃特森-瓦特框圖

沃特森-瓦特測向體(ti) 製的特點：多信道沃特森-瓦特測向機測向時效高，速度快，在良好場地上測向準確，而且CRT顯示方式，還可以分辨同信道幹擾。該體(ti) 製測向天線屬於(yu) 小基礎，測向靈敏度和抗波前失真受到限製。多信道體(ti) 製係統複雜；雙信道接收機實現幅度、相位一致，有一定技術難度；單信道體(ti) 製同屬於(yu) 小基礎，係統簡單，體(ti) 積小，重量輕，但是測向速度受到一定限製。

三、幹涉儀(yi) 測向體(ti) 製

幹涉儀(yi) 測向體(ti) 製的測向原理是：依據電波在行進中，從(cong) 不同方向來的電波到達測向天線陣時，在空間上各測向天線單元接收的相位不同，因而相互間的相位差也不同，通過測定來波相位和相位差，即可確定來波方向。基本公式如公式(2)所示Φ13=Φ1-Φ3=k*SinθCosεΦ24=Φ2-Φ4=k*SinθCosεΦ13θ=arctg———— (2)Φ24上式中：Φ13、Φ24分別為(wei) 北-南、東(dong) -西天線之間來波的相位差，k為(wei) 相移常數，θ為(wei) 欲求來波方向角。

在幹涉儀(yi) 測向方式中，是直接測量測向天線感應電壓的相位，而後求解相位差，由公式(2)可見與(yu) 幅度比較式測向的公式十分相似。

為(wei) 了能夠單值地確定電磁波來波的方向，幹涉儀(yi) 測向在工作時，至少需要在空間架設三付分立的測向天線。幹涉儀(yi) 測向是在±180度範圍內(nei) 單值地測量相位，當天線間距比較小時，相位差的分辨能力受到限製，天線間距大於(yu) 0.5個(ge) 波長時，會(hui) 引起相位模糊。通常解決(jue) 上述矛盾的方法是，沿著每個(ge) 主基線插入一個(ge) 或多個(ge) 附加陣元，這些附加陣元提供附加相位測量數據，由這些附加相位數據，解決(jue) 主基線相位測量中的模糊問題。這種變基線的技術已經為(wei) 當代幹涉儀(yi) 測向機所廣泛采用。幹涉儀(yi) 測向機的測向原理方框圖如圖(9)所示。

圖(9)幹涉儀(yi) 測向原理框圖

相關(guan) 幹涉儀(yi) 測向，是幹涉儀(yi) 測向的一種，它的測向原理是：在測向天線陣列工作頻率範圍內(nei) 和360度方向上，各按一定規律設點，同時在頻率間隔和方位間隔上，建立樣本群，在測向時，將所測得的數據與(yu) 樣本群進行相關(guan) 運算和插值處理，以獲得來波信號方向。轉載請注明來自科創儀(yi) 表局

幹涉儀(yi) 測向體(ti) 製的特點：采用變基線技術，可以使用中、大基礎天線陣，采用多信道接收機、計算機和FFT技術，使得該體(ti) 製測向靈敏度高，測向準確度高，測向速度快，可測仰角，有一定的抗波前失真能力。該體(ti) 製極化誤差不敏感。幹涉儀(yi) 測向是當代比較好的測向體(ti) 製，由於(yu) 研製技術較複雜、難度較大，因此造價(jia) 較高。幹涉儀(yi) 測向對接收信號的幅度不敏感，測向天線在空間的分布和天線的架設間距，比幅度比較式測向靈活，但又必須遵循某種規則。例如：可以是三角形，也可以是五邊形，還可以是L形等。

四、多普勒測向體(ti) 製

多普勒測向體(ti) 製的測向原理：依據電波在傳(chuan) 播中，遇到與(yu) 它相對運動的測向天線時，被接收的電波信號產(chan) 生多普勒效應，測定多普勒效應產(chan) 生的頻移，可以確定來波的方向。

為(wei) 了得到多普勒效應產(chan) 生的頻移，必須使測向天線與(yu) 被測電波之間做相對運動，通常是以測向天線在接收場中，以足夠高的速度運動來實現的，當測向天線完全朝著來波方向運動時，多普勒效應頻移量(升高)最大。多普勒測向的基本公式如公式(3)所示。

當測向天線做圓周運動時，會(hui) 使來波信號的相位受到正弦調製。設：以天線場中心0點為(wei) 相位參考點，信號的相位為(wei) Φ，天線接收信瞬時相位為(wei) Φ(t)，於(yu) 是有：Φt=ωt+Φ+kcCos(Ωt-θ)

式中：ω為(wei) 信號角頻率，Ω為(wei) 天線旋轉角頻率，θ為(wei) 來波方向角度，相位常數kc=2πr/λ，其中r為(wei) 天線間距，λ為(wei) 信號波長。

這時測向天線所收到信號Ut的表達式為(wei) ：Ut=Acos［ωt+Φ+kcCos(Ωt-θ)］

多普勒效應使測向天線接收到的信號產(chan) 生調相，多普勒相移為(wei) ΦD，於(yu) 是有：ΦD=kcCos(Ωt-θ)

相應的多普勒頻移為(wei) ：f=dΦD/dt=-kcSin(Ωt-θ) (3)

多普勒頻移f，可以從(cong) 旋轉的測向天線接收到的信號，經過接收機變頻、放大、鑒頻以後得到。多普勒頻移f與(yu) 0點參考頻率相比較，即可得到來波方向角θ。

多普勒測向，通常不是直接旋轉測向天線，因為(wei) 這在工程上難於(yu) 實現，它是將多郭天線架設在同心圓的圓周上，電子開關(guan) 順序快速接通各個(ge) 天線，等效於(yu) 旋轉測向天線。人們(men) 稱這種測向機為(wei) 準多普勒測向機。準多普勒測向原理方框圖如圖(10)所示。

圖10 準多普勒測向原理框圖

通常人們(men) 希望得到大的多普勒頻移，增加天線孔徑和開關(guan) 速度是基本途徑。多普勒測向機的測向天線孔徑可以使用大、中基礎；開關(guan) 旋轉頻率數百赫茲(zi) ，多普勒頻稱f可以達到數百赫茲(zi) ，但是開關(guan) 旋轉換頻頻率的升高，會(hui) 使產(chan) 生的邊帶帶寬增加，於(yu) 是限製了轉速。

多普勒測向體(ti) 製的特點：可以采用中、大基礎天線陣，測向靈敏度高，準確度高，沒有間距誤差，極化誤差小，可測仰角，有一定的抗波前失真能力。多普勒測向體(ti) 製的缺欠是抗幹擾性能較差，如：遇到同信道幹擾、調頻調製幹擾時，會(hui) 產(chan) 生測向誤差。該體(ti) 製尚在發展之中，改進會(hui) 使係統變得複雜，造價(jia) 會(hui) 隨之升高。

五、烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向體(ti) 製

烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向體(ti) 製的測向原理：采用大基礎測向天線陣，在圓周上架設多付測向天線，來波信號經過可旋轉的角度計、移相電路、合差電路，形成合差方向圖，而後將信號饋送給接收機。通過旋轉角度計，旋轉合差方向圖，測找來波方向。

以40付測向天線陣元為(wei) 例，角度計瞬間可與(yu) 12付天線元耦合，而後分別經過移相補償(chang) 電路將信號相位對齊，形成可旋轉的等效直線天線陣，12付天線分成兩(liang) 組，每組6付，兩(liang) 組間經過合差電路相加、減，形成合、差方向圖。測向時以合、差方向圖測找來波方向。在來波方向上，由於(yu) 兩(liang) 組天線均處在來波的等相位麵上，兩(liang) 組天線信號大小相等，差方向圖時，輸出相減為(wei) “零”，合方向圖時，為(wei) 一組天線信號輸出的二倍。

由於(yu) 烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向是進行相位比較，人們(men) 常把它歸類在比相式測向機。但是從(cong) 使用者看，最終使用的是信號幅度比較，因此說它是幅度比較式測向機，也有道理。烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向原理方框圖如圖(11)所示。

圖11 烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向原理框圖

短波烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向體(ti) 製，是典型的大基礎，測向天線陣直徑是最低工作波長的1～5倍。天線陣直徑尺寸，根據低端工作頻率的不同，達到數百甚至上千米。測向天線單元，可以是寬頻帶直立天線，也可以是對數周期天線。為(wei) 了提高天線接收效能，通常在天線陣內(nei) 側(ce) 使用反射網。一付天線陣難於(yu) 覆蓋全部短波頻段時，一般是采用內(nei) 高頻，外低頻的雙層陣。

烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向體(ti) 製的特點：由於(yu) 采用大基礎天線陣，測向靈敏度高，測向準確度高，測向分辨率高，抗波前失真、抗幹擾性能好，可以提供監測綜合利用。由於(yu) 烏(wu) 蘭(lan) 韋伯爾測向機要求數十根天線、饋線電特性完全一致，加之角度計設計、工藝要求高，以及需要大麵積平坦開闊的天線架設場地，這無疑增加了造價(jia) 和工程建設的難度。帶來的問題是造價(jia) 高，測向場地要求高。

六、到達時間差測向體(ti) 製

到達時間差測向體(ti) 製的測向原理：依據電波在行進中，通過測量電波到達測向天線陣各個(ge) 測向天線單元時間上的差別，確定電波到來的方向。它類似於(yu) 比相式測向，但是這裏測量的參數是時間差，而不是相位差。該測向體(ti) 製要求被測信號具有確定的調製方式。

到達時間差測向原理基本公式如公式(4)所示。設：垂直架設的測向天線單元A、B間距為(wei) 2b，來波方向與(yu) AB連線的垂線的夾角為(wei) θ，來波仰角為(wei) β，電波傳(chuan) 播速度為(wei) v，則天線B較天線A感應信號延遲時間為(wei) τ，2b於(yu) 是有：τ=(——)SinθCosβv則來波方向θ可求，為(wei) ：vτθ=arcSin［(———)Cosβ］(4)2b在上式中，τ為(wei) 實際測量時間差。短波的來波仰角β需要估計，而超短波來波仰角β為(wei) “零”，即Cosβ=1。

測向原理方框圖如圖(12)所示。

實際使用中，為(wei) 了覆蓋360度方向，至少需要架設三付分立的測向天線。測向天線的間距有長、短基線之分，長基線的測向精度明顯好於(yu) 短基線。到達時間差測向體(ti) 製基於(yu) 時間標準和對時間的精確測量，以現在的技術水平而言，時間間隔的測量可達到1ns的精確度，當間距為(wei) 10米時，測向的準確度可以達到1度。

圖12到達時間差測向 原理框圖

到達時間差測向體(ti) 製的特點：測向準確度高，靈敏度高，測向速度快，極化誤差不敏感，沒有間距誤差，測向場地環境要求低。但是抗幹擾性能不好，載波必須有確定的調製，目前應用尚不普及。

七、空間譜估計測向體(ti) 製

空間譜估計測向體(ti) 製的測向原理：在已知座標的多元天線陣中，測量單元或多元電波場的來波參數，經過多信道接收機變頻、放大，得到矢量信號，將其采樣量化為(wei) 數字信號陣列，送給空間譜估計器，運用確定的算法求出各個(ge) 電波的來波方向、仰角、極化等參數。

空間譜估計測向原理方框圖見圖(13)。

以四元天線陣為(wei) 例，空間譜估計測向的基本公式，如公式(5)所示。空間譜估計測向是把每個(ge) 天線的接收信號，與(yu) 其他各個(ge) 天線的信號都進行比較，這就是相關(guan) 矩陣法，即協方差矩陣法，它完整地反映了空間電磁場的實際情況。具體(ti) 地說就是構成如下的協方差矩陣：

圖13空間譜估計測向原理框圖

在上式中：Xn為(wei) n號天線的輸出，H為(wei) 共軛轉置符號。空間譜估計四元天線陣的示意圖如圖(14)所示。

圖14 空間譜估計 四元陣示意圖

由公式(5)可見，四元陣的協方差矩陣有16個(ge) 元素，空間譜估計測向，充分利用了測向天線陣各個(ge) 陣元從(cong) 空間電磁場接收到的全部信息，而傳(chuan) 統的測向方式僅(jin) 僅(jin) 利用了其中的一少部分信息(相位或者幅度)，因此傳(chuan) 統的測向方式不能在多波環境下發揮作用。空間譜估計測向，基於(yu) 最新的陣列處理理論、算法與(yu) 技術，具有超分辨測向能力。所謂超分辨測向，是指對同信道中，同時到達的、處於(yu) 天線陣固有波束寬度以內(nei) 的、兩(liang) 個(ge) 以上的電波，能夠同時測向。這在傳(chuan) 統的測向方法中是無法實現的。構成協方差矩陣是空間譜估計測向的基本出發點，但是對協方差矩陣的處理，在不同的算法中是不相同的，其中典型的是多信號分類算法(MUSIC)。

空間譜估計測向體(ti) 製的特點：空間譜估計測向技術可以實現對幾個(ge) 相幹波同時測向；可以實現對同信道中、同時存在的多個(ge) 信號，同時測向；可以實現超分辨測向；空間譜估計測向，僅(jin) 需要很少的信號采樣，就能精確測向，因而適用於(yu) 對跳頻信號測向；空間譜估計測向，可以實現高測向靈敏度和高測向準確度，其測向準確度要比傳(chuan) 統測向體(ti) 製高得多，即使信噪比下降至0db，仍然能夠滿意地工作(而傳(chuan) 統測向體(ti) 製，信噪比通常需要20db)；測向場地環境要求不高，可以實現天線陣元方向特性選擇及陣元位置選擇的靈活性。以上空間譜估計測向的優(you) 點，正是傳(chuan) 統測向方法長期以來存在的疑難問題。

空間譜估計同，尚在研究試驗階段。在這個(ge) 係統中，要求具備寬帶測向天線，要求各個(ge) 天線陣元之間和多信道接收機之間，電性能具有一致性。此外還需要簡捷高精度的計算方法和高性能的運算處理器，以便解決(jue) 實用化問題。

測向體(ti) 製的比較

測向體(ti) 製的優(you) 劣通常是人們(men) 所共同關(guan) 心的問題，但是無線電測向體(ti) 製也象所有的事物一樣，各自具有兩(liang) 重性。就使用者來說，每個(ge) 用戶的工作環境、工作方式、工作要求、工作對象等條件不盡相同，因此籠統地說優(you) 劣，有可能脫離實際。使用者在測向體(ti) 製和測向體(ti) 設備選用時，重要的是要透徹了解並仔細分析自身工作需求。測向體(ti) 製與(yu) 設備的優(you) 劣好壞，應當在滿足工作需求的前提下，由使用者自已作出選擇。應該說每一種測向體(ti) 製都各具特點，站在用戶的角度看，能夠滿足工作需求，價(jia) 格又合適，就是好體(ti) 製。在這裏，我們(men) 著重講討論從(cong) 哪些方麵評價(jia) 測向體(ti) 製和測向設備，提出如下的技術指標，供讀者參考

一、頻率覆蓋範圍。這一項指標規範了測向機規定的性能指標和正常工作的頻率範圍，它是選擇測向體(ti) 製和測向設備時的基本要求。

二、測向靈敏度。它表征了測向體(ti) 製和測向設備對小(弱)信號的測向能力。測向靈敏度主要依賴於(yu) 測向天線元形式、天線陣的孔徑(基礎)和工作方式。它以電場強度度量，單位是微伏/米(μv/m)。

三、測向準確度。它表征了測向體(ti) 製和測向設備在測向時的精確度，也就是測向時誤差的大小。測向準確通常有儀(yi) 器設備測向精度、標準場地測向精度和實用測向精度之分，三者的物理意義(yi) 和測試條件有著根本的區別，使用者需要特別注意，不可混肴。

四、抗幹擾能力。它表征了測向體(ti) 製和測向設備遇到幹擾信號時的測向能力和測向準確度，其中包括了對同信道幹擾、臨(lin) 道幹擾、帶外幹擾、多波幹(波前失真)等幹擾存在時的測向能力。

五、測向時效。它表征了測向體(ti) 製和測向設備在測向時的時間開銷，以及對空中持續短信號的測向能力。這其中包括了：測向係統的信道建立、方向信息的采樣、數據運算處理(含積分)、示向度顯示等環節所需要的時間，各時間段可以分別表示。但是一般在評價(jia) 時，往往隻看綜合時效。

六、極化誤差。極化誤差是測向誤差的一種，它表征了測向體(ti) 製和測向設備，工作在非正常極化波條件下的測向能力。有時也稱為(wei) 極化敏感性，不敏感好。在短波頻段，用標準斜極化波測試極化誤差。

七、仰角測定。表明測向體(ti) 製和設備可否測定來波仰角。短波測向，有的測向體(ti) 製可以測量來波仰角，進而實現單站定位。

八、測向距離。在短波測向時，通常有遠程測向、中距離測向和近距離測向之分，不同的測向距離對設備的要求也不相同。

九、測向天線基礎(孔徑)。表明測向天線陣尺寸相對工作波長的大小。測向天線基礎(孔徑)有大、中、小基礎之分。測向天線基礎(孔徑)直接影響測向性能。

十、測向體(ti) 製與(yu) 測量參數。表明測向時所依據的測向原理以及所測定電波的參數。例如：測向時測定幅度、相位、時間差等參數，也可能是它們(men) 的組合，這與(yu) 測向體(ti) 製有關(guan) 。

十一、係統機動性。表明係統的可移動性。通常有固定、移動、便攜之分。移動又依載體(ti) 分為(wei) 車、船、機載。

十二、係統複雜程度與(yu) 造價(jia) 。表明測向體(ti) 製和測向設備係統組成的複雜程度和研製時的技術難度，它與(yu) 造價(jia) 的高低是一致的。

結束語：

科學技術在不斷進步，無線電監測和無線電測向技術也在不斷進步，特別是近年來，隨著無線電通信、網絡通信的高速發展和計算機技術、微電子技術日新月異的變化，必將帶動無線電監測技術和測向技術的高速發展，使之向著自動化、智能化、網絡化和小型化方向前進；以前隻是理論性的東(dong) 西，正在變為(wei) 現實；高度數字化、集成化和數字處理技術應用，正在提高無線電監測和無線電測向設備的性能；新技術、新器件、新工藝的開發和使用，正在改變著傳(chuan) 統設備的麵貌；同時新理論也會(hui) 不斷出現，無線電測向體(ti) 製也會(hui) 不斷推陳出新。這一切變化永無止境。

附：各種測向方法性能的比較表