浅谈无线电定向系统的没计

科技凰

浅谈无线电定向系统的没计

张辉

(贵州广播电影电视局794台)

{?睫要】本文首先简单介绍无线电定向的基本概念、分类，棵据系统的需求，着重阐述系统的设计过程，介绍整体的定向流程并根据理论0，推导结果初步确定系统所需的硬件设备。从而确定系统设计的各项技术指标，选择相应的定向机书J，i k_{-t-出整个无线电定向子模块的基本工’二，：作原理和方式，并合理的选择所需的芯片及其他设备o．．￡佚键翊无线电；定向；设计，，’|。?，二

1无线电定向的基本概念

如图1所示，当电波沿平面传播时，就可以用设置在该平面上A 点的定向机来测定辐射源B所在方向。在图1(a)中，设过A点的正北方向为零度参考线，从正北方向到定向机A与辐射源B的连线的夹角a，就是辐射源所在的方位角，或辐射源所在方位。在平面内，方位角取值【范围为0—3600。。

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图1辐射源方位角的卿窿

对于沿地球表面传播的电波，如果用架设在地球表面A点的定向机测向，这时的00参考线，就是过A点的子午线的正北方向，辐射源方位角就是从护参剃泾A和B的大圆连线的夹角，如图l(b)所示。B点相对于A点的方位角具有唯一性。

2无线电定向系统设计

21需求分析

无线电定向子模块在整个“基于G S M的A—G PS混合定位系统。

中是起补充作用。其工作必须满足一定的指标要求，具体如下：

1)从消除A—G PS技术覆盖盲区的角度以及G S M网络的小区覆

盖半径考虑，系统无线信号有效覆盖半径为1,5kr no2)根据国家无线委员会建议，系统工作频率150M H z一300M H z，此部分频点比较丰富，容易实现实际中的应用。3)实际中，系统工作在车载模式，因此天线不宜架设的过高，这里暂定基站天线高度下限1m，上限1．5m，移动台天线高度为2m。4)终端发射部分工作在广播模式，对电量的要求很高，基本准则是：电蕾肖耗为1000M A h一10da ys且工作在呼吸模式。5)为了阿匠系统复杂度，要求发送数据信息比较简单且数据长度比较小。6)根据路径损耗模型估算结果，终端移动服务器的接收灵敏度应该在一120dbm左右。7)系统终端定位是时尚消费电子用品，故其自身应该具有时尚小巧、简单易用的特点。

22,A D F7012芯片组成

发射芯片A D F7012主要完成射频载波信号的产生和对用户数字信号的调制功能，它包括晶振、电荷泵锁相环、调制模块、射频滤波器和寄存器等模块，其中需要我们根据自己的系统重新设计的主要工作模块是电荷泵锁相环(CP PL L)和射频滤波电路，为了是发射芯片按照系统酾十正常工作，就必须根据系统的工作频率和性能需求来确定这两部分电路的相关元器件参数。

23工作流程

其中发射模块安装在要定位的终端上，而接收模块安装在车载的搜索系统上。由于在整个系统中，定向模块主要起到辅助的作用，该模块不需要像G P R S以及G PS模块那样实时的收集位置信息，所以，为了能够达到节省电量并实现系统功能的目的，定向模块通常情况下处于关闭状态。当车辆出现遗失的情况时，通过G P RS模块的相关功能对定向模块进行触发，在这里，我们可以在芯片内部设置一个G PR S遗失确认定时器，当G PR S模块向用户发送汽车遗失确认信息的时候，214

2010年1月l下1同时启动短信定时器，这样，我们可以通过两种方式来确认是否开启定向模块。定向模块将按照周期方式进行工作，周期性的按照占空比要求、以一定的速率开始发送无线射濒信号，具体的发送周期K寺定。

24定向流程

考虑到方案中的实际情况，当采用无线定向模块进行工作的时候，定应终端上的无线信号发射芯片将发送一定频率的射频信号，我们通过定制的信号接收装置可以对该信号进行接收，并且根据接收的信号对定位终端在G S M小区内的方位进行粗略的估计。基本思想：在定位终端中采用类似于A D F7012的芯片作为定向模块，将该定位终端的标识号ID输入到芯片中，该芯片按照一定的周期、固定的功率广播自己的标识号l D o当寻找人员的移动设备进^芯片所发射的射频信号的覆盖范围的时候，不停的监听所有的无线信道，当收到定向模块发出的信号之后即可通i型解调来确定其l D以瓦发射源的方向，进而完成搜索工作。

25发射模块驱动

整个混合定位系统的硬件平台的处理器芯片采用的是A RM9结构的$3C2410处理器芯片，其软件系统是嵌^式LI N U X系统。在芯片控制模块的驱动程序中，我们利用了$3C2410芯片的四个G P I O口来模拟控制A D F7012芯片的C E、D A T久C LO C k L E四路信号，以达到控制芯片上电、断电，并将控制寄存器信息写入芯片中的目的。在芯片控制模块程序中，首先我们控制对连接A D F7012芯片C E管脚的G Pt-O口写入高电平，使芯片使能上电，然后按照之前给出的时序图对连接D A T久C l ock,LE三个管脚的G PI O口分别写入高低电平，从而将控制芯片工作状态的四个寄存器的值写入A D F7012芯片中，达到控制芯片工作帙态的目的。而要使A D F7012芯片处于休眠状态时，只要对连接C E管脚的G PI O口输入低电平，就可以控制A D F7012芯片断电，以达到节省电量消耗的目的。同时，虽然前面给出的时序图中，对时钟信号等的周期给出了具体的数值，但通过实际的测试，我们发现，只要D A LA、C LO C K和LE三路信号并不要在时间周期上完全相同这要就降低了我们芯片控制模块驱动程序在时间性上的要求，便于实现。

2．6发射模块系统测试

我们将A D F7012芯片焊接到混合定位系统的终端上，同时将前面介绍的无线电定向发射模块驱动程序写入到系统中。启动整个混合定位终端的系统程序，按照需求启动无线电定向模块程序，测试发现整个模块的程序可以正常的启动。首先我们i龇动无线电模块驱动程序看

能否控制A D F7012芯片工作在呼吸模式，即能否控制射频芯片在工作一段时间后进^休眠状态，隔—段时间又重新启动芯片工作。通过使用示波器测试射频输出信号，我们发现程序能够控制芯片按照系统设计模式工作。我们设定的发射信号功率是13dbm，从发射端口到频谱分析仪喻入的连接线衰减是5db，这样i西过频谱分析仪观察到的信号功率就应该是在8dbm，信号功率在7．80dbm左右，基本符合理论计算结果。将A D F7012芯片集成到混合定位系统中，通过我们编写的驱动程序的控制，芯片同样可以像在开发板七由其自带的控制软件控制一样的正常工作，这表明教们的驱动程序编写是成功的。

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…朱庆厚著．无线电监测与通信侦察【M1人民邮电出版社．2005．

f2】罗伟雄j纬力原东昌等著j耐言原理与电路【M】．2003．

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