单设备单(全向)天线如何实现无线电定向？
前言 在现代无线通信和导航技术中，要实现无线电定向，就像我们在《单通道接收机可以实现无线电测向吗？》提到的，通常需要依赖多天线阵列（利用相位关系）、方向性天线(利用天线方向图)、或多个设备联合（利用到达时间差）等技术，才能实现对一个未知方位的无线电信号进行测向。那么，一个看似不可能的问题出现了：仅使用单一设备且只配备一根全向天线（方向图如图1），可以实现无线电测向吗？
图1 典型全向天线方向图
参加过第二次世界大战的无线电爱好者都应该知道，这个问题在当时就已经有了答案，没问题。
在二战时期，GPS和现代雷达技术尚未问世，舰载机飞行员在茫茫大海上执行完任务后，如何找到航空母舰并返航是一个极其严峻的挑战。计算飞行时间、依靠陀螺仪、甚至借助地图和六分仪等原始方法不仅误差大，而且非常依赖飞行员的经验和天气条件，一旦出错就可能导致机毁人亡。
为此，美国海军工程师们开发了YE-ZB系统，它巧妙利用定向发射天线与编码信息相结合，实现对舰载机的返航引导，其基本原理如下。
1.特殊的旋转天线：航母上安装了一种定向天线（YE天线）。这种天线的关键特性在于它不会向所有方向均匀发射信号，而是在某个特定方向上有最强的辐射。
图2 二战期间航母上的YE天线
2.分段发射编码：这套系统的精髓在于，这个定向天线会持续旋转（每分钟2圈，每30度一个区间）。天线每旋转到一个30度的特定扇区，就会通过摩尔斯电码（加密发送）发送一个独一无二的字母或字符（例如A、B、C、D等）。这意味着，不同的字母编码对应着天线不同的瞬时指向方位。
图3 YE-ZB系统中，空域-编码域对应关系
3.机载接收与解码：舰载机上的飞行员使用其单一的全向接收天线和无线电设备，监听航母发来的特殊信号。他并不需要比较信号的强度或相位，只需解调出传输内容中特定的摩尔斯码字母即可。例如，听到字母“C”，飞行员就知道自己当前大致位于航母的“C”字母所代表的那个方位扇区内。
图4 “海盗”上的ZB接收天线
4.循信号返航：飞行员根据相对位置关系，推测出航母的位置，随后调整航向，并持续监听信号变化。通过这种方式，即使只有一根全向天线，也能大致判断出航母的方位，并最终找到母舰。
这种基于单设备单一全向天线的无线电定向方法，其核心思想与传统的无线电测向有着本质区别，对比如下：
在技术快速迭代的今天，回望这些巧妙的解决方案，不仅让我们感叹工程师的创造力，也为解决某些特定场景下的问题提供了不一样的思路：有时，通过改变协议和编码层面的设计，就能绕过硬件性能的限制，实现令人惊叹的功能。
这个故事提醒我们，真正的创新往往来自于对问题的重新定义。
祯仪科技，专业从事宽频段无线电信号接收，适用于无线电管理、信号侦查与分析、通用频谱分析、卫星导航监测、低空复杂电磁环境感知等。
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