无线电相位法
Ⅰ 无线电基本知识介绍
无线电
无线电是指在自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波,其频率 300GHz 以下 (下限频率较不统一, 在各种射频规范书, 常见的有三 3KHz~300GHz, 9KHz~300GHz, 10KHz~300GHz)。无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。
无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。
麦克斯韦最早在他递交给英国皇家学会的论文《电磁场的动力理论》中阐明了电磁波传播的理论基础。他的这些工作完成于1861年至1865年之间。
海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性,并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达,通常称为波动方程。
1906年圣诞前夜,雷吉纳德·菲森登(Reginald Fessenden)在美国麻萨诸塞州采用外差法实现了历史上首次无线电广播。菲森登广播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗诵《圣经》片段。位于英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电广播娱乐节目。
发明
关于谁是无线电台的发明人还存在争议。
1893年,尼科拉·特斯拉(Nikola Tesla)在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。在为“费城富兰克林学院”以及全国电灯协会做的报告中,他描述并演示了无线电通信的基本原理。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。
古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)拥有通常被认为是世界上第一个无线电技术的专利,英国专利12039号,“电脉冲及信号传输技术的改进以及所需设备”。
尼科拉·特斯拉1897年在美国获得了无线电技术的专利。然而,美国专利局于1904年将其专利权撤销,转而授予马可尼发明无线电的专利。这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物,包括汤玛斯·爱迪生,安德鲁·卡耐基影响的结果。1909年,马可尼和卡尔·费迪南德·布劳恩(Karl Ferdinand Braun)由于“发明无线电报的贡献”获得诺贝尔物理学奖。
1943年,在特斯拉去世后不久,美国最高法院重新认定特斯拉的专利有效。这一决定承认他的发明在马可尼的专利之前就已完成。有些人认为作出这一决定明显是出于经济原因。这样二战中的美国政府就可以避免付给马可尼公司专利使用费。
1898年,马可尼在英格兰切尔姆斯福德的霍尔街开办了世界上首家无线电工厂,雇佣了大约50人。
无线电的用途
无线电的最早应用于航海中,使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。现在,无线电有着多种应用形式,包括无线数据网,各种移动通信以及无线电广播等。
以下是一些无线电技术的主要应用:
通信
声音
* 声音广播的最早形式是航海无线电报。它采用开关控制连续波的发射与否,由此在接收机产生断续的声音信号,即摩尔斯电码。
* 调幅广播可以传播音乐和声音。调幅广播采用幅度调制技术,即话筒处接受的音量越大则电台发射的能量也越大。 这样的信号容易受到诸如闪电或其他干扰源的干扰。
* 调频广播可以比调幅广播更高的保真度传播音乐和声音。对频率调制而言,话筒处接受的音量越大对应发射信号的频率越高。调频广播工作于甚高频段(Very High Frequency,VHF)。频段越高,其所拥有的频率带宽也越大,因而可以容纳更多的电台。同时,波长越短的无线电波的传播也越接近于光波直线传播的特性。
* 调频广播的边带可以用来传播数字信号如,电台标识、节目名称简介、网址、股市信息等。在有些国家,当被移动至一个新的地区后,调频收音机可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道。
* 航海和航空中使用的话音电台应用VHF调幅技术。这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线。
* 政府、消防、警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术。这些应用通常使用5KHz的带宽。相对于调频广播或电视伴音的16KHz带宽,保真度上不得不作出牺牲。
* 民用或军用高频话音服务使用短波用于船舶,飞机或孤立地点间的通讯。大多数情况下,都使用单边带技术,这样相对于调幅技术可以节省一半的频带,并更有效地利用发射功率。
* 陆地中继无线电(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一种为军队、警察、急救等特殊部门设计的数字集群电话系统。
电话
* 蜂窝电话或移动电话是当前最普遍应用的无线通信方式。蜂窝电话覆盖区通常分为多个小区。每个小区由一个基站发射机覆盖。理论上,小区的形状为蜂窝状六边形,这也是蜂窝电话名称的来源。当前广泛使用的移动电话系统标准包括:GSM,CDMA和TDMA。运营商已经开始提供下一代的3G移动通信服务,其主导标准为UMTS和CDMA2000。
* 卫星电话存在两种形式:INMARSAT 和 铱星系统。两种系统都提供全球覆盖服务。 INMARSAT使用地球同步卫星,需要定向的高增益天线。铱星则是低轨道卫星系统,直接使用手机天线
电视
* 通常的模拟电视信号采用将图像调幅,伴音调频并合成在同一信号中传播。
* 数字电视采用MPEG-2图像压缩技术,由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽。
紧急服务
* 无线电紧急定位信标 (emergency position indicating radio beacons,EPIRBs), 紧急定位发射机或 个人定位信标是用来在紧急情况下对人员或测量通过卫星进行定位的小型无线电发射机。它的作用是提供给救援人员目标的精确位置,以便提供及时的救援。
数据传输
* 数字微波传输设备、卫星等通常采用正交幅度调制(Quadrature Amplitude Molation,QAM)。QAM调制方式同时利用信号的幅度和相位加载信息。这样,可以在同样的带宽上传递更大的数据量。
* IEEE 802.11是当前无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)的标准。它采用2GHz或5GHz频段,数据传输速率为11 Mbps或54 Mbps。
* 蓝牙(Blueteeth)是一种短距离无线通讯的技术。
辨识
* 利用主动及被动无线电装置可以辨识以及表明物体身分。(参见射频识别)
其它
* 业余无线电是无线电爱好者参与的无线电台通讯。业余无线电台可以使用整个频谱上很多开放的频带。爱好者使用不同形式的编码方式和技术。有些后来商用的技术,比如调频,单边带调幅,数字分组无线电和卫星信号转发器,都是由业余爱好者首先应用的。
导航
* 所有的卫星导航系统都使用装备了精确时钟的卫星。导航卫星播发其位置和定时信息。接收机同时接受多颗导航卫星的信号。接收机通过测量电波的传播时间得出它到各个卫星的距离,然后计算得出其精确位置。
* Loran系统也使用无线电波的传播时间进行定位,不过其发射台都位于陆地上。
* VOR系统通常用于飞行定位。它使用两台发射机,一台指向性发射机始终发射并象灯塔的射灯一样按照固定的速率旋转。当指向型发射机朝向北方时,另一全向发射机会发射脉冲。飞机可以接收两个VOR台的信号,从而通过推算两个波束的交点确定其位置。
* 无线电定向是无线电导航的最早形式。无线电定向使用可移动的环形天线来寻找电台的方向。
雷达
* 雷达通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离。并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型。
* 导航雷达使用超短波扫描目标区域。一般扫描频率为每分钟两到四次,通过反射波确定地形。这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上。
* 多用途雷达通常使用导航雷达的频段。不过,其所发射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型。优亮的多用途雷达可以辨别暴雨、陆地、车辆等等。
* 搜索雷达运用短波脉冲扫描目标区域,通常每分钟2-4次。有些搜索雷达应用多普勒效应可以将移动物体同背景中区分开来
* 寻的雷达采用于搜索雷达类似的原理,不过对较小的区域进行快速反复扫描,通常可达每秒钟几次。
* 气象雷达与搜索雷达类似,但使用圆极化波以及水滴易于反射的波长。风廓线雷达利用多普勒效应测量风速,多普勒雷达利用多普勒效应检测灾害性天气。
加热
* 微波炉利用高功率的微波对食物加热。(注:一种通常的误解认为微波炉使用的频率为水分子的共振频率。而实际上使用的频率大概是水分子共振频率的十分之一。)
动力
* 无线电波可以产生微弱的静电力和磁力。在微重力条件下,这可以被用来固定物体的位置。
* 宇航动力: 有方案提出可以使用高强度微波辐射产生的压力作为星际探测器的动力。
天文学
* 是通过射电天文望远镜接收到的宇宙天体发射的无线电波信号可以研究天体的物理、化学性质。这门学科叫射电天文学。
附录:
无线电频率
无线电波含有迅速振动的磁场。振动的速度就是波的频率,以赫兹(Hz)为单位。1赫兹等于每秒振动一下。一千赫(kHz)等于1000赫兹。不同频率的波段用来发射各种不同的信息。
无线电按波长和频率分
长波:波长>1000, 频率M3000KHz-30 KHz
中波: 波长100M-1000M, 频率300 KHz- 3000 KHz
短波: 波长100M-10M, 频率3MHz~30MHz
超短波:波长1M-10M, 频率30MHz -300MHz, 亦称甚高频(VHF)波、米波
微波: 波长1M-1MM, 频率300MHz-300KMHz,
我们收听收看广播电视使用的无线电波,是电磁波的一部分频段。它们也都符合电磁波的特性。其最常用参数有传播速度(c),波长(λ),周期(T),频率(f)等
电磁波传播速度(c)= 频率(f) ×波长 (λ)
周期(T)=1/ 频率(f)
c =3×10的8次方 m/sec
其中,频率就是每秒钟发生的波的个数(即振动次数),波长是每一个波的传播距离,周期是一个波所占用的时间。
Ⅱ 为什么用相位法测波长时两只换能器的端面要避免平行
为了避免标准具效应产生寄生振荡。
无线电相位法(radio-phase method) 是甚低频辐射场系统的一种,在航空电磁从中用以测定辐射场磁场成分的方法。它对于陡倾斜导电率界面反映灵敏。
它是甚低频辐射场系统的一种。甚低频辐射场系统(very low frequency band radiated field system (VLF system) ) 又称"长波电台法"、"甚低频法"是航空电磁法的一种方案。它是利用世界各地海军长波电台发射的15千周/秒一30千周/秒甚低频波段的无线电波做为场源,用航空电磁仪测量由甚低频电波在地下良导体中感应的二次磁场的方法。
Ⅲ 无线电的测向技巧
无线电测向活动
游戏规则:
无线电测向运动是竞技体育项目之一,也是业余无线电活动的主要内容。它类似于众所周知的捉迷藏游戏,但它是寻找能发射无线电波的小型信号源(即发射机),是无线电捉迷藏,是现代无线电通讯技术与传统捉迷藏游戏的结合。大致过程是:在旷野、山丘的丛林或近郊、公园等优美的自然环境中,事先隐藏好数部信号源,定时发出规定的电报信号。参加者手持无线电测向机,测出隐蔽电台的所在方向,采用徒步方式,奔跑一定距离,迅速、准确地逐个寻找出这些信号源。以在规定时间内,找满指定台数、实用时间少者为优胜。通常,我们把实现巧妙隐藏起来的信号源比喻成狡猾的狐狸,故此项运动又称无线电“猎狐”或抓“狐狸”。
无线电测向原理:
1.无线电波
在无线电技术中,我们把能够向四周空间传播一定距离的交替变化的磁场与电场,叫做无线电波,也称电磁波,简称电波。无线电波属于电磁波中频率较低的一种。我国目前开展的无线电测向运动常见的两个频段:
1)3.5MHz——3.6MHz 80米波段(83.3——85.7)
2)144MHz——146MHz 2米波段(2.08——2.055)
测向仪的使用方法:
2. 80米波段测向机持机方法
右手握机,大拇指靠近“单、双向开关”,其它四指握向测向机,手背一面是大音面;松肩、垂肘,测向机举至胸前,距人体约25厘米左右,尽量保持测向机与地面垂直。调整测向机时,用右手调整各旋钮和扳动各开关(单、双向开关由右手大拇指控制)。测单向时,为了测线准确,找准方位物,允许将持机臂伸直,将测向机抬高与眼平,进行“瞄准”
当磁棒轴线的垂直方向对着电台时耳机声音最大,此时磁性天线正对着电台的那个面称大音面,或大音点。利用大音面我们可粗略确定信号源所在的方向(面)。
当磁棒轴线正指电台时,耳机声音最小或完全无声,此时称小音点或哑点。利用哑点可以精确地得到电台的位置。
3、测向机的信号(黑点表示长音“滴”,横线表示短音“滴”)
5测向方法总汇:
1、幅度测向法
幅度测向法是历史最悠久的测向方法。常见的幅度测向法采用一付有方向性的天线,通过旋转天线,找到信号最强的方向(大音点测向法)或者信号最弱的方向(小音点测向法),就可以确定来波方向。业余无线电测向(猎狐)均基于幅度测向法。
采用旋转天线的方法测向,设备十分简单。对于无线电爱好者而言,可以用具有方向性的八木-宇田天线,接上具有测量信号强度功能的接收机(例如对讲机和可变衰减器的组合)构成测向系统。这种测向系统适合于一个人携带使用,在接近发射源的时候最为有效。由于这种测向系统需要人工或者电动旋转天线,它的响应时间很长,如果需要捕捉短促信号持续时间很短,或者信号强度本来就在不停变化,则难以取得有效结果。
为了克服旋转天线响应时间长的缺点,发展了沃特森-瓦特测向机。它用两付相互正交的艾德考克天线接收无线电信号,两付天线的信号分别送入两台接收机,并将接收机的电压输出(与信号幅度线性相关)分别送入示波器的X、Y偏转器,即可在显示屏上显示一条代表来波方向的亮线。这种测向机结构同样较为简单,有兴趣的爱好者可以自制。
2、相位测向法
相位测向法能够获得较高的测量精度。如果在一个平面上设立至少两个相距很近的天线,由于天线间存在距离,它们收到的无线电信号就存在相位差。利用专门的相位比较电路或者数字信号处理技术,可以精确的测得相位差的数值。根据相位差,就可以计算出电波的方向。上述测向方法是相位测向法的一种,叫做干涉仪测向法。除了这种方法之外,还可以用多普勒频移原理构成相位测向系统。在一个圆周上安装若干天线,采用电子开关按照一定的顺序沿着圆周选通这些天线,这时,这个沿圆周排列的天线阵就可以等效为一付沿圆周旋转的全向天线。对于一束电波而言,天线旋转到圆周的不同位置,由于多普勒现象的影响,天线输出的信号的相位将各不相同。通过比较信号的相位,也可以计算出来波方向。
相关干涉仪测向是在干涉仪基础上发展起来的。为了测得较高的频率而不发生相位混叠,干涉仪的每一根天线必须靠得很近,天线之间不可避免要产生相互影响,使得相位差并不能完全代表来波的方向。为了克服这个缺陷,人们不再直接通过测量相位差来测量来波方向,而是先在标准的环境下,记录围绕天线一周的不同来波在天线上反映出来的相位关系,做成一个数据库。在实际测向的时候,任何一个来波会在天线阵的不同天线上反映出特有的相位关系。通过查找,找到数据库中与实际测向中遇到的相位关系最相符合(相关)的一组实验数据,将获得这组实验数据时的来波方向作为实际测向的结果。相关干涉仪的发明是无线电测向技术中最伟大的发明之一,它巧妙的克服了天线带来的误差,使测向准确度大幅度提高。目前,我国无线电管理机构的测向站几乎全部安装了相关干涉仪。
相位测向法的设备比较复杂,除多普勒测向机外,一般爱好者难以自制。
3、空间谱估计测向法
空间谱估计测向法的理论早在20世纪60年代末就开始研究,但是由于无法制造高同一性的多信道接收机,一直未获实际应用。直到90年代末,国外才有商品测向机推出。我国近年来也研制了自己的空间谱估计测向设备,目前只装备部队。空间谱估计测向法需要一个由多个天线组成的天线阵列,每个天线都配备一台接收机,所有接收机的相位特性必须精确一致。这些接收机的输出信号分别代表着相应天线收到的电波的情况,将这些输出信号数字化,利用高速计算机进行处理,通过所有这些信号的幅度、相位等的关系,即可确定发射源的数量,来波的方向等信息。它的形式类似于相控阵雷达。
空间谱估计测向法的优势是具有极高的分辨力,具有远高于传统方法的测向精度以及能够同时测量同一频率的多个信号。比如,有5个电台在不同方位同时在同一个精确相同的频率上发射,传统的相位测向法完全无法测出任何一个电台的方向,采用旋转天线的幅度测向法也会因为极大的测向误差而很难实施,而空间谱估计测向法可以同时精确测出这5个电台的来波方向。自从90年代自适应同频中继站进入军事通讯以后,战场上可以布置若干个同频中继站,发信电台和这些中继站都在一个精确相同的频率上发射信号。用传统测向方法无法准确测定任何一个台站的位置,对电子侦察极为不利。发展空间谱估计测向技术以后,这个壁垒被突破了。
空间谱估计测向设备复杂而且十分昂贵,目前实验机的造价通常都在百万人民币,业余爱好者难以企及。
4、时差测向法
一般的无线电信号都带有调制,可以根据调制来判断电波到达两个相距较远的台站的时间差,从而确定方向。例如,一部在美国的广播电台发射了一个调制有声音的信号,在中国海南和成都的两个接收站都能收到。当海南的接收站听到信号传来的一位女士的尖叫声后0.01秒,成都的接收站才收到这个叫声。根据两个站收到同一个声音的时间差,就可以计算出这个广播电台是在美国南部,还是在阿拉斯加。用这种方法进行测向,与现有的幅度测向法或者相位测向法比起来,是一种新颖的方法。在没有任何专门的幅度或者相位测向设备的情况下,这种方法显得十分珍贵。
如果地面上有一个发射台对着天上发射,要确定这个发射台的位置便十分困难。因为它发出的电波只有太空中的卫星可以收到,而已经有的卫星又没有装备任何测向设备。这时,便只有通过已有的多颗卫星来转发这个发射台的信号,在地面上求得该台电波到达各个卫星的时间差,从而确定发射台的位置。境外反华势力攻击鑫诺卫星,就是通过这种办法确定其发射台位于台湾省的。
时差测向法的反向运用,是通过测量已知位置的两个发射台信号的时间差,来确定自己的位置,这就是历史上颇有影响的“罗兰”导航系统的原理。
时差测向法的应用并不复杂,主要难点是找信号的特征,从而便于在两个相距很远的地方测量信号的时差。目前通过数字信号处理,完全可以利用相关函数求极值的办法计算出相关信号的时差,且信号占用的带宽越宽(或者说调制的内容越多),计算结果越精确;当多个时差测定站联网工作时,可以直接定位,免去了来波方向计算及图上交绘定位等程序,还提高了定位精度。当前,我国无线电管理部门正在装置新型而时差测量装置,对于一般的目标,定位精度可高达30米。由于有GPS等较为精确的时号系统,业余爱好者进行制作而言也不是难事。对于现在十分令人厌恶的短波恶意干扰,爱好者可以考虑有组织的尝试用时差测向法来确定干扰源的位置。
Ⅳ 关于无线电测向
去一些青少年活动中心之类的地方有班级的可以报名训练至于比赛你们指导师会和你说的
Ⅳ 声速测量中共振干涉法、相位法、时差法有何异同
都是利用周期性信号相位关系来测量。
区别:
1、性质不同:共振干涉法是一种学术方法。无线电相位法是甚低频辐射场系统的一种,在航空电磁从中用以测定辐射场磁场成分的方法。TOA定位技术采用雷电电磁脉冲到达不同测站的时间差进行定位。
2、特点不同:雷电时差定向法据双曲线的特性,二站之间得到一个时间差,构成一条双曲线。无线电相位法对于陡倾斜导电率界面反映灵敏。共振干涉法调整低频信号发生器输出谐振频率 连好仪器后,调整低频信号发生器输出的正弦幅度。
3、优点不同:时差法雷电定位系统的理论探测精度,主要依赖各个探测站的时间测量和同步精度。无线电相位法在有利条件下有可能探测浸染状和块状硫化矿体。电场相位法可用于大面积 水文地质填图。共振干涉法测量波腹到波腹之间的距离或驻波相位差为2Pi。
(5)无线电相位法扩展阅读:
注意事项:
1、测量时,在不影响接收器运动的情况下,用手扶着引线,避免缠绕
2、对于机械波、声波、光波和电磁波而言,当波源和观察者(或接收器)之间发生相对运动,或者波源、观察者不动而传播介质运动时,或者波源、观察者、传播介质都在运动时, 观察者接收到的波的频率和声源的频率不相同的现象,称为多普勒效应。
3、学习用多普勒效应测量声速,加强对多普勒效应的理解。设声源在原点,声源振动频率为f,接收点在x,运动和传播都在x方向。对于三维情况,处理稍复杂一点,其结果相似。
Ⅵ 5、 如何利用示波器判断两个波形的相位差
用光标锁定一段距离,直接读时间差,然后根据信号周期换算成相位。不知道你说的是这个不
Ⅶ 求无线电测向知识
无线电测向一般有以下几种方法:
2.1、幅度比较式测向体制
幅度比较式测向体制的工作原理是:依据电波在行进中,利用测向天线阵或测向天线的方向特性,对不同方向来波接收信号幅度的不同,测定来波方向。 幅度比较式测向体制的特点:测向原理直观明了,一般来说系统相对简单,体积小,重量轻,价格便宜。存在间距误差和极化误差,抗波前失真的能力受到限制。频率覆盖范围、测向灵敏度、准确度、测向时效、抗多径能力和抗干扰能力等重要指标,要根据具体情况做具体分析。
2.2、干涉仪测向体制
干涉仪测向体制的测向原理是:依据电波在行进中,从不同方向来的电波到达测向天线阵时,在空间上各测向天线单元接收的相位不同,因而相互间的相位差也不同,通过测定来波相位和相位差,即可确定来波方向。在干涉仪测向方式中,是直接测量测向天线感应电压的相位,而后求解相位差,其数学公式与幅度比较式测向的公式十分相似。 相关干涉仪测向:是干涉仪测向的一种,它的测向原理是:在测向天线阵列工作频率范围内和360度方向上,各按一定规律设点,同时在频率间隔和方位间隔上,建立样本群,在测向时,将所测得的数据与样本群进行相关运算和插值处理,以获得来波信号方向。 干涉仪测向体制的特点:采用变基线技术,可以使用中、大基础天线阵,采用多信道接收机、计算机和FFT技术,使得该体制测向灵敏度高,测向准确度高,测向速度快,可测仰角,有一定的抗波前失真能力。该体制极化误差不敏感。干涉仪测向是当代比较好的测向体制,由于研制技术较复杂、难度较大,因此造价较高。干涉仪测向对接收信号的幅度不敏感,测向天线在空间的分布和天线的架设间距,比幅度比较式测向灵活,但又必须遵循某种规则。例如:可以是三角形,也可以是五边形,还可以是L形等。
2.3、多普勒测向体制
多普勒测向体制的测向原理:依据电波在传播中,遇到与它相对运动的测向天线时,被接收的电波信号产生多普勒效应,测定多普勒效应产生的频移,可以确定来波的方向。 为了得到多普勒效应产生的频移,必须使测向天线与被测电波之间做相对运动,通常是以测向天线在接收场中,以足够高的速度运动来实现的,当测向天线完全朝着来波方向运动时,多普勒效应频移量(升高)最大。 多普勒测向,通常不是直接旋转测向天线,因为这在工程上难于实现,它是将多个天线架设在同心圆的圆周上,电子开关顺序快速接通各个天线,等效于旋转测向天线。人们称这种测向机为准多普勒测向机。 多普勒测向体制的特点:可以采用中、大基础天线阵,测向灵敏度高,准确度高,没有间距误差,极化误差小,可测仰角,有一定的抗波前失真能力。多普勒测向体制的缺欠是抗干扰性能较差,如:遇到同信道干扰、调频调制干扰时,会产生测向误差。该体制尚在发展之中,改进会使系统变得复杂,造价会随之升高。
2.4、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,但所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。
2.5、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;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;可以实现高测向灵敏度和高测向准确度;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难题。 空间谱估计测向系统尚在研究试验阶段。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。
Ⅷ 谁有详细一点的激光测距原理,包括脉冲和相位体制的
激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外,此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。
激光测距的基本原理如图6-1所示。测距机由激光发射系统和探测系统组成(如图中虚线框所示)。工作时,激光器发射激光,光束穿过大气到达目标,经目标反射后返回,并由探测器接收。测出从激光发射到反射光被接收所经历的时间, 根据运动学中最基本的关系即可求出目标的距离。
目前常见的激光测距机,除有一部分采用二氧化碳气体激光器外,大多数使用固体激光器。
激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播,在A、B两点间往返一次所需时间为t,则A、B两点间距离D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D——测站点A、B两点间距离;
c——光在大气中传播的速度;
t——光往返A、B一次所需的时间。
由上式可知,要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。
相位式激光测距仪 :
相位式激光测距仪是用无线电波段的频率,对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间,如图所示。
相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高,一般为毫米级,为了有效的反射信号,并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上,对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。
若调制光角频率为ω,在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ,则对应时间t 可表示为:
t=φ/ω
将此关系代入(3-6)式距离D可表示为
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f (N+ΔN)=U(N+)
式中:
φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
ω——调制信号的角频率,ω=2πf。
U——单位长度,数值等于1/4调制波长
N——测线所包含调制半波长个数。
Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
ΔN=φ/ω
在给定调制和标准大气条件下,频率c/(4πf)是一个常数,此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ,由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展,已使φ的测量达到很高的精度。
为了测得不足π的相角φ,可以通过不同的方法来进行测量,通常应用最多的是延迟测相和数字测相,目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。
由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束,为了获得测距高精度还需配置合作目标,而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪,它不仅体积小、重量轻,还采用数字测相脉冲展宽细分技术,无需合作目标即可达到毫米级精度,测程已经超过100m,且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。
一些相关的问题:
激光测距仪的应用领域主要是那些方面?
激光测距仪已经被广泛应用于以下领域:电力,水利,通讯,环境,建筑,地质,警务,消防,爆破,航海,铁路,反恐/军事,农业,林业,房地产,休闲/户外运动等。
为什么激光测距仪还有所谓“安全”和“不安全”的区别?
顾名思义,激光测距仪是用激光做为主要工作物质来进行工作的。目前,市场上的手持式激光测距仪的工作物质主要有以下几种:工作波长为905纳米和1540纳米的半导体激光,工作波长为1064纳米的YAG激光。1064纳米的波长对人体皮肤和眼睛是害的,特别是如果眼睛不小心接触到了1064纳米波长的激光,对眼睛的伤害可能将是永久性的。所以,在国外,手持激光测距仪中,完全取缔了1064纳米的激光
1.利用红外线测距或激光测距的原理是什么?
测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间,然后通过光速c =299792458m/s 和大气折射系数n 计算出距离D。由于直接测量时间比较困难,通常是测定连续波的相位,称为测相式测距仪。当然,也有脉冲式测距仪,典型的是WILD的DI-3000
需要注意,测相并不是测量红外或者激光的相位,而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。
建筑行业有一种手持式的测距仪,用于房屋测量,其工作原理与此相同。
2.被测物体平面必须与光线垂直么?
通常精密测距需要全反射棱镜配合,而房屋量测用的测距仪,直接以光滑的墙面反射测量,主要是因为距离比较近,光反射回来的信号强度够大。与此可以知道,一定要垂直,否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。
3.若被测物体平面为漫反射是否可以?
通常也是可以的,实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。
4.超声波测距精度比较低,现在很少使用。
Ⅸ 比较工作电压相位法的原理
我正好看书看到这里,那就说说把:
中性点直接接地系统,又称作大电流接地系统
当线路发生接地故障时,在接地点为产生一零序电压,该电压在故障点处最大,向线路两端延伸逐渐减小,直至变压器接地点零序电压变为零.而零序电流电从故障点经地和变压器接地点流回线路,由零序电压和零序电流的方向可以得到零序功率的方向应正好和正序功率方向相反.因正序功率中:电流由母线流向线路,它和零流电流方向相同,而正序电压和零序电压方向正好相反,从这也可以看出正序功率和零序功率方向相反:零序功率是从线路指向母线.
用对称分量法得到零序电压的方向与故障前接地相的电压相反,即:-UA,这个毋庸置疑;而以线路指向地为正,这个地不妨也可以看做是线路两端变压器的接地点,这样由接地点到变压器的接地中性点方向就是:-UA.
Ⅹ 在共振干涉法中,为什么要在波振幅为极大时进行测量;在相位法中,为什么要在李萨如图形呈直线时进行测量
共振干涉实验在振幅极大时进行测量可以更好的反映出共振的强度等级。测量,S 与S 之间的距离从近到远,选择一个示波器上的讯号幅度最大处(驻波的波腹)为起点(游标的读数为5cm左右即可)。
相位法的目的是无线电相位系统和电场相位系统可安装在—架轻型飞机或直升飞机上,测定磁场采用接收线圈,测定电场用鞭状天线。
记下S 的位置,缓慢移动S ,依次记下每次讯号幅度最多时S 的位置(驻波的波腹)x ,x ,…,x ,共12个值,见原始数据。
实验中要记下实验室的温度t(取实验开始时的室温与实验结束时的室温的平均值),见原始数记了结束时的温度,由于温度基本没有变化,所以对结果的影响不会很大,可以忽略。
(10)无线电相位法扩展阅读:
研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻,那么交流电压和交流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候,交流电流也等于零,交流电压变到最大值的时候,交流电流也变到最大值。
这种情况叫做同相位,或者叫做同相。如果电路含有电感和电容,交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的,也就是说一般是不同相的,或者电压超前于电流,或者电流超前于电压。