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 天线罩(∮1500) 开关矩阵 高端监测天线 低端监测天线 数量 1套 1套 1套 1套 9套 9套 9套 1套 1套 1套 1套 1套 7套 1套 2套 1套 1套 1套 1个 1个 若干 若干 若干 若干 若干 若干 监测测向一体化天线阵 100~1300MHz垂直天线单元 1300~3000MHz 垂直天线单元 3000~8000MHz垂直天线单元 电子罗盘 罩内支架 防雷板 适配器 避雷针 射频馈线浪涌保护器 控制线浪涌保护器 避雷装置 网络线浪涌保护器 一级串联电源避雷器 二级并联电源避雷器 三级并联电源避雷器 控制接头 航空头 航空头 射频头N型（Z座孔） 射频接头 射频头N型（T针） SMA（T） SMA（Z） 射频线 控制线 线缆

3.2.1.1. 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

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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      

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） 频率范围：100MHz～1300MHz 口径：约1.2m左右 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°

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

b) 1300MHz～3000MHz无源测向天线 GRTD3000V； 天线阵指标      

天线单元指标          

c) 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0.15m左右 天线阵形式：圆阵 阵元数：9

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：0.2Kg

监测天线频率范围：1300MHz～3000MHz 口径：约0.3m左右 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° 重量：0.3Kg

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 

天线单元指标          

 监测天线

低端监测天线性能指标：            

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单元间幅度不一致性≤±2dB 单元间相位不一致性≤±7°

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（高） 重量：0.1Kg

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

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 高端监测天线            

 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

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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

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 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：≤±1.5dB  5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

1. 选择三个天线阵之一

2. 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；

3. 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；

4. 重复上述1、2、3步骤，直到测试完。 校准控制流程

1. 选择三个天线阵之一

2. 控制对应该天线阵的3选1开关，选通校准源；

3. 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； 4. 重复上述1、2、3步骤，直到测试完。

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 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： 水平精度 航向信息 分辨率 重复率 精度 分辨率 倾斜信息 重复率 范围 精度 分辨率 磁场信息 重复率 范围 校准精度 温度信息 分辨率 范围 供电电压：5V/12VDC 标准模式 电源 电流 低功率模式 休眠模式 尺寸 物理参数 重量 成都瀚博凌迅科技有限公司 http://www.haposun.cn/

±0.5°RMS 0.1° ±0.1° ±0.2° 0.1° ±0.2° ±50° ±0.2μT 0.1μT ±0.2μT ±80μT ±1℃,±2°F 1℃,2°F -40℃～+85℃ 15～20mA 7～13mA 2.5mA 2.50\"x2.00\"x1.25\" 1.6ounces 无线电监测测向天线天馈系统技术方案

操作温度 存储温度 环境特征 数字 -20℃to70℃ -30℃to90℃ RS232C,NMEA0183 0～5V线性 模拟 19.53mV分辨率

3.2.1.2. 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。 a) 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。 b) 直接放电主要需要三种重要部件

（1） 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；

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（2） 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）；

（3） 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。 a) 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。 b) 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 1 2 3 4 设备名称 串行(1,2级)避雷器 C级并行避雷器 D级并行避雷器 退耦器 数量 1台 1台 1台 4台 根据机房实际情况定数量 备注 c) 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:

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序号 1 2 设备名称 馈线避雷器 网线避雷器

3.2.1.3. 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2 m，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*为天线支架安装在铁塔上示意图。

数量 7个 2个 备注

图* 天线支架

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图* 天线支架

3.2.1.4. 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，其中的七个射频口连接五个测向接收机通道和两个监测接收机通道，还有一个射频口为校准输入口。控制头采用航空头，其主要是功能是给开关供电以及发命令给开关选择天线的通断。

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图* 天线阵底部接口示意图

监测测向一体化天线阵和接收通道的射频信号通过射频同轴电缆连接，共六根；控制信号通过控制线缆连接，共一根。其中射频同轴电缆每米插损约0.85dB，每根同轴电缆长度暂定为20米（考察场地后才能定），总插损约17dB。

图* 射频电缆插损表

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