Localização da direção dos sinais de rádio. Como isso funciona?
Na parte anterior , consideramos a possibilidade de receber um sinal do oscilador local de um receptor de rádio em funcionamento. Vamos agora considerar uma questão mais geral - como é geralmente detectado um sinal de rádio? Com que precisão?
O que é verdade e o que é mito, vamos tentar descobrir.Nota: Não tenho acesso a um localizador de direção real para testes reais. Toda a informação foi encontrada em fontes abertas.Princípios de localização de ondas de rádio
Antenas direcionais
O mais provável, óbvio e historicamente apareceu pela primeira vez, é uma maneira de encontrar sinais usando antenas direcionais. Foi usado em particular durante a URSS para competições de busca de direção esportiva, chamadas "caça à raposa". A capa da revista Radio da época mostra quão grosseiramente parecia:
Agora estamos mais interessados não nos esportes, mas no lado técnico da edição. Como pode ser visto na foto, o receptor contém 2 antenas: um loop e o outro um pino. Os sinais de circuito das antenas são combinados para que seja obtido um padrão de radiação na forma de um cardióide (um diagrama do site unradio.ru):
Como você pode ver, o padrão de radiação é muito banda larga, mas permite "detectar" a direção do sinal máximo. A precisão de determinar o máximo não é particularmente alta, o que, no entanto, foi compensado pela velocidade e treinamento físico do atleta.Se falamos de dispositivos modernos, algo semelhante pode ser visto, por exemplo, no localizador de direção vestível ARK-NK3I , que, como pode ser visto na descrição, também é equipado com uma antena de quadro. Não foram encontradas descrições detalhadas, mas pode-se supor que a precisão da aquisição de rolamentos por um dispositivo desse tipo seja aproximadamente comparável ao cardióide mencionado acima.Métodos de fase
Com as antenas direcionais, tudo fica mais ou menos claro, também fica claro que elas precisam ser torcidas pelo menos ou acompanhá-las, o que certamente é inconveniente. De muito maior interesse são os métodos de fase, que permitem que você assuma um sinal usando uma antena fixa.
(Antena do localizador de direção RPc3000i, foto de irga.sut.ru/sp.html )Existem diferentes subconjuntos de métodos de fase; por exemplo, considere o princípio de um localizador de direção quase-Doppler. Imagine um sinal vindo de uma certa direção e uma antena girando no plano horizontal.
Obviamente, devido ao efeito Doppler, quando a antena se move em direção à fonte, a frequência será mais alta, na direção oposta, respectivamente mais baixa. Ao analisar as flutuações de frequência máxima e mínima, você pode determinar facilmente a direção. Obviamente, na vida real, ninguém gira a antena - é usada uma matriz estacionária de antenas (aproximadamente como na foto), cuja comutação de sinal é realizada por comutação eletrônica. Ao comparar as fases dos sinais, você pode determinar a direção da fonte de radiação.A propósito, esses dispositivos também podem ser usados por radioamadores, por exemplo, para a mesma “caça às raposas”. Por US $ 400, você pode comprar um kit localizador de direção Doppler pronto:
Existem esquemas mais simples.contendo no máximo 20 partes. Eles usam uma estação de rádio pronta como receptor, e apenas um módulo para comutação de antenas precisa ser concluído.No entanto, volte para os localizadores de direção estacionária. Provavelmente, a principal questão que interessa aos usuários é a precisão e a faixa de frequência da localização de direção. Por exemplo, podemos considerar o localizador de direção estacionária ARK-SP , cuja descrição está no site bnti.ru:- Faixa de frequência operacional: 20 - 3000 MHz- Sensibilidade de campo na faixa 20-1000 MHz: não mais que 12 μV / m- Precisão instrumental (RMS), não mais que: 2 ° (20-1000 MHz)- A duração mínima de um sinal de busca de direção , uma vez com uma banda de processamento de 5 MHz: 30 ms- Gravação contínua de sinais de rádio na banda: até 24 MHz, taxa de fluxo de dados para gravação contínua de um sinal de rádio na faixa de 24 MHz: 102,4 MB / sA partir desta descrição, vários fatos úteis podem ser destacados:- A faixa de freqüência operacional se estende a 3 GHz, que cobre quase tudo possíveis fontes de sinais.- Um sinal muito curto é realmente suficiente para um rolamento.- A largura de banda máxima do sinal gravado é de 24 MHz, devido à frequência máxima de amostragem dos ADCs disponíveis. A descrição no site remonta a 2012, dado algum progresso, podemos assumir que ADCs a 60 ou mesmo a 100 MHz já estão disponíveis. Mas é mais improvável, e podemos definitivamente dizer que toda a transmissão de rádioninguém escreve, é muito complicado e caro. Assim, a localização “retrospectiva” da direção de um sinal pela gravação é praticamente impossível, a menos que o sinal tenha entrado acidentalmente no registro.- A precisão declarada não é superior a 2 °, o que, por um lado, é muito bom, por outro lado, claramente não é suficiente pesquisar com precisão "para o apartamento". Além disso, como segue o princípio de operação, no plano vertical o sinal não é de nenhuma direção, portanto também é impossível saber a altura da fonte (ou piso).Falando em precisão, no mesmo site você pode encontrar uma captura de tela do Radio Explorer, onde a precisão do localizador de direção RPS3000i é visível:
A que distância máxima é possível detectar o sinal de rádio? Longe o suficiente, porque as antenas dos direcionadores de direção geralmente são instaladas nos edifícios mais altos da cidade. No site ess.ru conseguiu encontrarArtigo publicado em 2006 que mostra a tabela a seguir (localização de um rádio de 5 W):
Como você pode ver, o alcance máximo era de 27 km.Quanto aos localizadores de direção para automóveis, sua descrição (incluindo fotos de instalação e instalação, bem como as estações de trabalho do operador) pode ser encontrada no mesmo artigo .Conclusão
Espero que alguns mitos sobre encontrar direção tenham sido dissipados, alguns confirmados. Todos os dados do artigo foram retirados de fontes abertas, 5 a 10 anos atrás. Algo provavelmente foi melhorado, mas obviamente não por ordens de magnitude, e as leis da física nessa área não pareciam mudar em 10 anos.Eu gostaria de observar outro ponto. Apesar das tecnologias modernas não permitirem encontrar o invasor com precisão no apartamento, quarto e andar, um segundo depois de pressionar o botão PTT, você não deve se enganar. Como mostra a prática, eles ainda capturam violadores maliciosos, isso é apenas uma questão de tempo. Source: https://habr.com/ru/post/pt397175/
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