无线电监测测向天线天馈系统技术方案

无线电监测测向天线天馈系统技术方案天馈系统主要由监测测向一体化天线阵、避雷装置、天线支架、线缆接头（天线阵与接收机连接）等组成。天馈系统主要配置清单名称部件型号数量监测测向一体化天线阵天线罩(∮１5００)1套开关矩阵１套高端监测天线１套低端监测天线1套10０~1３００MHz垂直天线单元9套１3０0~3000MHz垂直天线单元9套３000~8000MＨz垂直天线单元９套电子罗盘1套罩内支架1套防雷板1套适配器１套避雷装置避雷针１套射频馈线浪涌保护器7套控制线浪涌保护器1套网络线浪涌保护器２套一级串联电源避雷器1套二级并联电源避雷器1套三级并联电源避雷器1套控制接头航空头1个航空头1个射频接头射频头N型（Z座孔）若干射频头N型(Ｔ针）若干SMＡ（T）若干SMA（Z）若干线缆射频线若干控制线若干监测测向一体化天线阵监测测向一体化天线阵由测向天线阵、监测天线、射频开关矩阵、电子罗盘等组成。其中测向天线阵为无源天线阵,频率覆盖范围为100MＨz～８ＧHz,分为三个频段实现，分别是１00MHｚ~1３０0MHz测向天线阵,１30０ＭＨｚ～3０00MHz测向天线阵,300０MＨｚ~8GHｚ测向天线阵。三个天线阵的天线元的输出经射频开关矩阵转换接至5路接收通道。监测测向一体化天线阵外形尺寸约为Φ1.5m×0．８m(高),如图*所示，重量约80Ｋg。图*监测测向一体化天线阵示意图测向天线阵测向天线阵为包含的三个天线阵均为垂直极化的无源天线阵,每个天线阵采用9元圆阵的方式。三个天线阵的指标如下:a)100ＭHｚ～13００MHz无源测向天线GRＴＤ130０V;天线阵指标频率范围：1０0MHz～1300MHｚ口径:约1.2天线阵形式:圆阵阵元数：9单元间幅度不一致性≤±1dB单元间相位不一致性≤±4°天线单元单元指标频率范围:１00ＭHz~13０0MＨz输入阻抗:50Ω驻波:典型值<3方向图:水平全向极化方式：垂直极化增益(dBｉ):典型值≥-4阻抗(Ω）:50接头:SMA-５0Ｋ尺寸:约φ３00mｍ×300ｍm（高）重量:0.3Kgb)１3０0MHz~3000MHｚ无源测向天线GRTD３０00V；天线阵指标监测天线频率范围：1300ＭHz～３0０0ＭＨz口径：约0.3天线阵形式:圆阵阵元数:9单元间幅度不一致性≤±1.5dＢ单元间相位不一致性≤±5°天线单元指标频率范围：1300MHz～３000MHz输入阻抗：50Ω驻波:典型值<2方向图:水平全向极化方式：垂直极化增益(dBi):≥0阻抗（Ω）:50接头:SＭＡ-50K尺寸:约φ70ｍm×７０mm（高）重量:０.2Kgc)30０0MＨz~800０MHz无源测向天线GRＴＤ８０00V天线阵指标监测天线频率范围：3０00MHz～8００0MHz口径：约０.15天线阵形式:圆阵阵元数：9单元间幅度不一致性≤±２dB单元间相位不一致性≤±7°天线单元指标频率范围:３000MＨｚ~8000MＨz输入阻抗:5０Ω驻波:典型值<２方向图:水平全向极化方式：垂直极化增益(dＢi)：≥0阻抗（Ω):５０接头:SＭＡ-50Ｋ尺寸:约φ50mｍ×5０mm重量:0．1Kｇ监测天线低端监测天线性能指标:监测天线频率范围:1０0MHz~100０MHz阻抗：５0Ω驻波：典型值<3天线形式：不对称双锥天线方向图：水平全向极化方式:垂直极化增益(dBi)：典型值>-２阻抗(Ω)：50接头：N-５0Ｋ工作：温度（℃)：-４０～70尺寸：约φ400mm×45０mm(高）重量:1Ｋg高端监测天线监测天线频率范围:1000ＭHz~80０0MHz阻抗：50Ω驻波：典型值＜2.5天线形式:不对称双锥天线方向图:水平全向极化方式:垂直极化增益(dBi):典型值>0阻抗（Ω)：50接头:SＭA－50K工作温度（℃):-40～70尺寸:约φ9０mm×８0ｍm(高）重量：0.3Kg射频开关矩阵射频开关矩阵是为实现垂直极化三个天线阵之间的切换而设计的,而监测天线输出不经过射频开关矩阵直接和对应的监测接收机相连,射频开关矩阵原理图示意图如图＊示。从图中可知，开关矩阵实际是由２0个3选1开关和１个1分16功分器构成的，开关矩阵整体做成一个模块,这样插损小，幅相一致性好。考虑到工作的频带宽度,损耗和相位误差的影响,20个3选1开关根据需要分成4种,分别是１00ＭHｚ～13０0MHz/1300MＨz～3000ＭＨz/3000ＭHｚ~80０0MHz／100MＨz～80０0MHz,其中100MHz~80０0ＭHz选用砷化镓开关来实现，其余三种采用ＰIN管芯加金丝焊接来实现。传统的微带功分器要实现这么宽的工作带宽几乎不可能，功分器在这里主要是将标校源分成1６路,对于每路标校源之间的幅度相位一致性是关键指标,而插损则没多大影响，故功分器考虑采用电阻功分,电阻功分器插损约24ｄB,可将校准信号先放大,再通过功分器。开关矩阵指标:频带宽度:100MHz～８GHz驻波:典型值<2插损:小于8ｄB隔离度：≥５0dB接口:SMA电源:±5V，插针5路主通道幅度一致性:≤±１．5dB５路主通道相位一致性:≤±8度标校通路间幅度一致性:≤±1．5dＢ标校通路间相位一致性:≤±8度测向控制流程选择三个天线阵之一控制对应该天线阵的5个3选１开关，选通１、2、3、４、５振元，以1振元为参考基准；控制测向接收机的输入，使1、2、3、4、５振元分别对应５个接收机输入通道;重复上述1、2、3步骤，直到测试完。校准控制流程选择三个天线阵之一控制对应该天线阵的3选１开关，选通校准源;控制测向接收机的输入，使校准源分别对应５个接收机输入通道；重复上述1、2、3步骤，直到测试完。电子罗盘电子罗盘选用外购三维电子罗盘，采用全固态器件、内嵌温度传感器和温度补偿算法，可准确测量载体的航向和倾斜角。电子罗盘主要技术指标:航向信息水平精度±0.5°ＲMS分辨率0.１°重复率±0.１°倾斜信息精度±０．２°分辨率０．1°重复率±0.２°范围±50°磁场信息精度±０.２μT分辨率0．1μT重复率±0.2μT范围±80μT温度信息校准精度±1℃,±2°分辨率1℃,范围-４0℃~＋电源供电电压：5V/12VＤＣ电流标准模式１5~２0mA低功率模式7~13mＡ休眠模式2．5ｍA物理参数尺寸2.50"x2.00"x１.25"重量1.6ouｎｃes环境特征操作温度-2０℃to存储温度-3０℃ｔo数字RＳ２32C,NMＥＡ0183模拟0～5Ｖ线性19.53mV分辨率避雷装置防雷的目的在于保护频谱监测站内受雷电损坏的部分。避雷针位于雷电防护系统的最前端，以便在雷击放电时形成保护。为了避免感应雷电的破坏，应该制定完整的防雷计划,包括接地、互连、塔接、屏蔽以及浪涌抑制。有两种类型的放电效应，分别称为直接放电和感应放电。直接放电由于放电电流非常巨大，会造成巨大破坏。通常情况下，导体部件(例如建筑物和天线）容易遭受这种破坏。在修建监测站时要求,在监测设备旁边独立建设避雷针,用于保护监测测向设备。对直接放电的防护对直接放电的防护主要是为了保护室外物体，例如房屋的护层、天线和电源线。这种防护的原理是将放电功率的主要部分导入大地。直接放电主要需要三种重要部件避雷针(空气终端），它是防止直接放电破坏的最前端，用于截取雷击电流；监测站要求具有直接避雷塔或加独立避雷针;下引线，它是连接避雷针和大地终端的电导体。根据现有标准，下引线应该采用导电性最好的金属（例如铜或铝）；大地终端，地电极系统（通常采用掩埋方式），用于将放电电流疏散到大地，接地电阻小于4欧。感应放电由于强电磁场在设备内部感应出瞬态电压和电流冲击而产生,可以对几公里内的设备形成破坏。汇流排(等电位）室内的金属设施、电气装置和电子设备用较粗的导线把它们与本建筑防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时,室内的所有设施形成一个“等电位岛”,保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电,接地电阻小于4欧。电源避雷电源避雷采用四级防雷处理,在配电箱输出与ＵＰS输入接口之间分别连接串行A/B级、并行C级、并行D级防雷，每一级防雷之间防雷设备安装距离相差10米以上，若每级之间没有超过10米，就需要加装退耦器。设备型号及数量如下：序号设备名称数量备注1串行(１，2级）避雷器1台２C级并行避雷器1台３D级并行避雷器1台4退耦器４台根据机房实际情况定数量馈线避雷器和网线避雷器馈线避雷器连接到射频信号线上，接地端连接到等电位上，室内进设备前与室外射频防雨箱输出端都安装馈线避雷器。网线避雷器是安装在公司设备与其他设备之间的网络连接处，避雷器接地采用大于6平方毫米截面的多股铜线与其可靠连接并接地良好。设备型号及数量如下:序号设备名称数量备注1馈线避雷器７个2网线避雷器2个天线支架天线支架是连接监测测向一体化天线阵和铁塔的重要组成部分,天线支架为可升降支架,通过滑轮手动升降,全部升起高度约２.８m，全部降下高度约为２m,最宽处直径约为700mm,重量约１50Ｋg。为了便于天线阵的安装架设，天线支架上在东南西北四个方向上都含有爬梯。图*为天线支架外形示意图，图*天线支架图*天线支架线缆与对外接口监测测向一体化天线阵对外接口共有八个射频头和一个控制头,八个射频头通射频信号,均为５０欧姆的N型阴头，其中的七个射频