超高分辨率测向方案

超高分辨率测向方案有助于确定同一频率上多个发射的方向。该方案可检测频谱内被其他发射信号掩盖的信号。借助这种超高分辨率测向方案,用户可以确定使用其他不具备此方案的测向机无法检测到的发射源的方向。

Co-channel interference of two transmitters
Co-channel interference of two transmitters
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挑战:同信道干扰

大部分无线电 DF 方案只能测定特定频率(关注的发射机完全占用该特定频率)上某个发射源的方向。然而,如果其他发射机也在同一频率下操作,则测向功能会受到影响(同信道干扰)。在此情况下,DF 结果取决于发射机的电平比。如果某个发射机具有明显优势,则显示的方向带有轻微 DF 误差。如果发射机电平相似,则 DF 结果一般都不正确。这适用于所有的传统 DF 原理,包括相关干涉仪、多普勒以及沃森-瓦特方法。

事实上,同信道干扰经常发生。在一定程度上,同信道干扰是传输方法的一个特性:

  • 在高频范围内,传播特性不断变化。有时候,发射行程可能比原本计划的要远得多,并因此可能发射到有另一个站点在同一频率上传输的区域
  • 有缺陷的电子设备可能产生电磁干扰(在发射机频率上出现)
  • 在单频率网络中,比如在 DAB/DVB 中使用的网络中,多个发射机会从不同站点发射同一频率上的相同信号,以改善发射质量
  • 有时,特定发射机故意干扰。在此情况下,干扰信号将在同一频率上发送
  • 根据通用移动通信系统 (UMTS) 移动无线电标准使用码分多址接入 (CDMA) 方法时,许多站点可以在相同频率范围内同时发射信号。接收机可通过叠加于信息之上的扩频码分辨不同的信号

为了获取同信道信号的方向,罗德与施瓦茨现推出超高分辨率 DF 方案,作为 R&S®DDF1GTX 高速扫描高频测向机的选件。R&S®DDFGTX‑SR 选件是对现有的 DF 方案的补充。超高分辨率是 R&S®DDF5GTS 高速扫描测向机的一个标准特征。这种超高分辨率 DF 方案能够解析波场(同一频率上有多个信号)。首先准确计算并显示波数以及入射角。最大数取决于接收频率、入射角以及信噪比。

技术背景

传统的 DF 方案基于这样的假设:关注的频道只有一个主波。然而情况可能并非如此,比如基于以下因素:

  • 在评估的有用信号之间可能出现频谱重叠(比如 CDMA)
  • 除了有用信号之外,还可能出现高振幅干扰(比如电磁干扰)
  • 存在多径传播(比如建筑的发射)。出现的 DF 误差可能使结果无效

传统 DF 技术提供两个应对措施:

  • 如果干扰分量的强度低于有用信号分量的强度,则可以相应地调整测向机的维度(选择足够大的天线孔径),以最大程度地降低 DF 误差。
  • 如果干扰分量的强度等于或高于有用信号分量的强度,则您可以使用高分辨率宽带测向机单独测定非相关信号的方向。您可以参考信号的频谱差异

超高分辨率 DF 方案提供了针对此问题的系统性解决方案:使用户能够计算涉及的波数及入射角。这可以不同的方式完成。最准确的方法是依据天线数据的主成分分析 (PCA)。新型 R&S®DDF5GTS 以及 R&S®DDFGTX-SR 超高分辨率选件充分利用了 PCA。