Raadiopeilingaator

Raadiopeilingaator on seade, mis määrab raadiosignaali allika suunda.
Raadiopeilingaatori ajalugu algas 1888. aastal, kui Heinrich Rudolf Hertz detsimeeterlainetega  eksperimenteerides avastas, et antennid töötavad eri suundades eri moodi.

Raadiopeilingaatorit kasutatakse lennunduses ja laevanduses, sõjanduses, teaduses (raadioastronoomias, taevakehade, satelliitide ja kosmoselaevade asukoha määramiseks) ning raadiosignaalide leviku ja häirete uurimiseks.

Osad 
Tänapäeva raadiopeilingaatori põhilisteks osadeks on antennisüsteem, raadiovastuvõtjate süsteem, digitaalse töötluse seade ja indikaator ehk väljundseade. Struktuuriskeem on kujutatud joonisel.

Antennisüsteem 
Antennisüsteem võib koosneda ühest või mitmest antennist,
mis on paigutatud teatud loogika järgi:

 Kui antennid seada ringi või üksteise kohale, toob see kaasa suunadiagrammi kitsenemise vertikaalsuunas.
 Kui antennid seada ühte horisontaalsesse tasapinda, siis väheneb suunadiagrammi laius horisontaaltasapinnas.
 Kui antennid paigutada nii vertikaal- kui horisontaaltasapinda, siis suunadiagramm muutub kitsamaks nii vertikaal- kui horisontaaltasapinnas, võrreldes ühe antenniga saadud diagrammiga.
Antennisüsteemis kasutatakse raam-, varras-, koonus-, suund- ja muid antenne.

Raadiovastuvõtja plokk 
Raadiovastuvõtja plokk selekteerib, võimendab sisendsignaali ja muundab selle sagedust. Kõige
sagedamini kasutatakse raadiopeilingaatorites piiratud sisendkanalite arvuga raadiovastuvõtja plokki,
tavaliselt üks kuni kolm kanalit. Vastuvõtja ploki väljunditest loetakse analoogsignaal vahepealsel
sagedusel ja antakse digitaaltöötluse plokki.

Digitaaltöötluse plokk 
Digitaaltöötluse plokk saab raadiovastuvõtja ploki väljundist analoogsignaali, mis teisendatakse
digitaalsignaaliks vastavalt valitud peilimise meetodile (amplituudi-, faasi- jm. meetodid) ja vastavalt
arvutustele määratakse raadiosignaali allika asimuut.
Digitaaltöötluse ploki ülesannete hulka võib ka kuuluda signaalide spektraalanalüüs ja digitaalne
demodulatsioon või dekodeerimine.

Indikaatoriplokk 
Indikaatoriplokk näitab saadud raadiopeilingatsiooni tulemusi operaatorile arusaadaval moel. Plokk
võib olla tehtud ka näiteks personaalarvutist, mida lisaks resultaatide näitamisele ja spektraalanalüüsile
võib kasutada aparaatide töö juhtimisel või näiteks peilimise tulemuste andmebaasiks. Peilimise
resultaate näidatakse joon- või ringdiagrammil.

Peamised karakteristikud 
Raadiopeilingaatori olulisemateks tunnusteks on:

Peilimise täpsus 
Raadiopeilingaatori täpsuse määrab peilimise nurkmõõtemääramatus, ehk peilimiste ruutkeskmine
hälve, mis näitab, kui palju erineb saadud nurk tõelisest (reaalsest) nurgast.
Täpseks peilingatsiooniks loetakse mõõtmist täpsusega alla 1°, suure sagedusvahemiku juures (üle
100 MHz). Mida kõrgem on sagedusvahemik, seda väiksem on peilimise nurkhälve. Väiksematel
sagedustel (kuni 100 MHz) täpsus halveneb.

Tundlikkus 
Peilingatsiooni tundlikkus on raadiopeilingaatori võime väljundis pinget muuta sõltuvalt
suunadiagrammi asetuse muutumisest objekti suhtes. Praktiliselt rääkides, tundlikkus näitab
raadiopeilingaatori võimet peilida vähevõimsaid või kaugeid signaaliallikaid. Mida suurem on
väljundi pinge muutus antud nurga muutuse puhul, ja mida suurem on sagedus, seda suurem on ka tundlikkus.

Mürakindlus 
Mürakindlus näitab raadiopeilingaatori võimet töötada erinevate mürade mõju all, seejuures säilitada
näidu täpsust antud piirides.
Raadiopeilingaatori mürakindluse määrab tema raadiovastuvõtja osade mürakindlus, ruumiline
selektiivsus (selektiivsus on võime eristada õiget signaali piisavalt väikese müraga, kui samal ajal teised sarnased signaalid segavad). Mürakindlus sõltub antenni konstruktsioonist, väljundseadme tüübist, töötluse meetodist ja
adaptatsioonist antud olukorra mürale.
Mürakindluse olulisteks faktoriteks on veel mittetundlikus väljade moonutusele, mittetundlikkus
polarisatsioonivigadele, mittetundlikkus mittekoherentsetele häiretele peilitavas sageduskanalis.

Kiirus 
Raadiopeilingaatori kiiruseks nimetatakse miinimumaega, mis kulub raadiopeilingaatori seadistamiseks
antud sagedusele ja peilingu leidmisele. Raadiovastuvõtja seadistamine mingile sagedusele võib võtta
10–100 ms.
Raadiopeilingaatori kiirus on väga oluline parameeter tema kasutamisel. Üldiselt, kiiruse
suurendamiseks võib kasutada kiiresti häälestatavaid raadiovastuvõtjaid, vähendada
antennielementidest signaali võtmisele kuluvat aega, vähendada antennielementide arvu, vähendada
arvutuste hulka (kompromissina peilingatsiooni lahutusvõimele).

Töösageduste vahemik 
Igal raadiopeilingaatoril on oma töösageduste vahemik, milles ta suudab peilida nõutud parameetritega.
Leidub raadiopeilingaatoreid, millel on väga lai sagedusvahemik – kilohertsidest kümnete
gigahertsideni.

Lahutusvõime 
Veel üks raadiopeilingaatori oluline parameeter on lahutusvõime, st. võime eristada peilimisel erinevaid
raadiosaatjaid, kui neil on lähedased parameetrid. Lahutusvõimeid on kaks:
 Sageduse lahutusvõime määrab sisendi faasimüra ja signaali digitaalse töötluse keerukus.
 Nurk θ (sisendi nurkkoordinaat): minimaalne erinevus nurkades kahe lähedase objekti vahel, kui muud parameetrid on samad.

Peilitava signaali tüüp 
See parameeter määrab, mis tüüpi raadiosignaali allikaid ollakse võimeline peilima. Variandid on näiteks impulsssignaalid ilma modulatsioonita, pidevsignaalid ilma modulatsioonita, nurkmodulatsiooniga impulsssignaalid, nurkmodulatsiooniga pidevsignaalid, lineaarse sagedusmodulatsiooniga impulsssignaalid.
Peilitava signaali tüüp on otseselt seotud sisendi sagedusvahemikuga ja kiirusega. Mida suurem on
peilingaatori sagedusvahemik, seda suurema sagedusvahemikuga ja seda lühiajalisemaid signaale on
võimalik peilida.

Raadiopeilingaatori tüübid 
On mitu meetodit, kuidas saada informatsiooni signaaliallika suuna kohta (peilida). Raadiopeilingaatori
tüüp sõltub peilingatsiooni meetodist. Tüüpe on erinevaid: vastavalt vastu võetava signaali uuritavale
parameetrile jagunevad peilingaatorid amplituud-, faasi- ja amplituudi-faasipeilingaatoriteks. Tavaliselt
kasutatakse raadiopeilingaatorites amplituudi- või faasimeetodit.
Vastavalt saatjast info saamise meetodile jagunevad peilingaatorid ühekanalisteks ja mitmekanalisteks
(peilingaator suudab korraga vastu võtta vastavalt ühe või mitme erineva sagedusega raadiosignaali).

Amplituudraadiopeilingaator 
Amplituudimeetod peilimiseks põhineb suundantennide kasutamisel. Nurkkoordinaadi muutumine on
seotud signaali amplituudi muutumisega antenni väljundis. Amplituudimeetodiga peilimiseks
kasutatakse antennisüsteemi, millel on üks või mitu selgesti eristuvat miinimumi või maksimumi. Selle
meetodiga võib peilida nii käsitsi (keerates antenni ja kuulates signaali valjust) kui ka automaatselt.

Tänapäeval kasutatakse mitut amplituudimeetodit: maksimumi, miinimumi, võrdluse, võrdsete
signaalide meetod.
Maksimumi meetodi puhul on suundantenn suunatud täpselt signaaliallikale hetkel, kui vastuvõetava
signaali amplituud on maksimaalne. Praktiliselt kasutatakse maksimumi meetodit ultralühilainete
sagedusvahemikus.
Võrdsete signaalide meetodi puhul võrreldakse kaht signaali, mis saadakse samast allikast kahe eri
suundantenniga. Antennide suunanurgad erinevad väikese nurga võrra, seega kui antennidest loetud
signaalid on võrdsed, on signaaliallikas antennide vahel.

Faasiraadiopeilingaator 
Faasimeetod peilimiseks põhineb elektromagnetlainete faaside erinevuse mõõtmisel erinevates
antennides.
Faasimeetodi eelis on suhteliselt suur mõõtmistäpsus, puudusteks on fakt, et tulemus ei ole üheselt
määratud ja võimetus eri signaaliallikaid eristada.
Faasimeetodiga peilimise üheks variandiks on Doppleri peilingaator, mis põhineb Doppleri efektil, samuti kvaasidoppleri peilingaator. Doppleri efektil põhineval raadiopeilingaatoril on head omadused:
 Ruumiline selektiivsus – mitmelt saatjalt tulevad signaalid ei lähe omavahel segamini
 Hea tundlikkus
Doppleri raadiopeilingaatori puuduseks on teatud ajaline viide, mis kulub peilingu leidmisele.

Viited 

Elektroonika
Laevandus
Lennundus
Sõjatehnika