home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Monster Media 1994 #1 / monster.zip / monster / HAM / HOD001.ZIP / FILE8.001 < prev    next >
Text File  |  1994-02-22  |  7KB  |  124 lines
  1.         
  2.        A GENERAL OVERVIEW OF ADVANCED RADIO DIRECTION FINDING TECHNIQUES
  3.  
  4.      This article deals with the advanced systems used in radio signal
  5.  locating and general methodologies involved in the use of this equipment.
  6.  The systems discussed will include doppler types, phase shift detection
  7.  devices, parasitic arrays, phased arrays, triangulation methods, circles of
  8.  signal strength, and how to apply the data collected.
  9.  
  10.      We must first understand that radio waves produce a wavefront which
  11.  emanates from the signal source in a sequence of expanding concentric rings,
  12.  much as a stone produces ripples in a pond. We can use the information
  13.  contained in the wavefront to determine the point of origin of the wave;
  14.  ie the radio signal source.
  15.  
  16.      PARASITIC ARRAYS are systems which have a driven element and a number of
  17.  parasites. These devices are what are commonly referred to as beams. They
  18.  function by focusing the radiated energy with respect to the driven element
  19.  in much the same way that glass lenses focus a light beam to project or
  20.  receive an image. A properly designed and tuned array will give you a
  21.  direction or bearing, usually forming a line along the axis of the array,
  22.  that when followed, will lead to the signal source.
  23.  
  24.      PHASED ARRAYS are similar to the parasitic array except that all of the
  25.  elements in the array are driven; ie connected directly to the receiver. By
  26.  using delay lines on some of the elements the time that the various received
  27.  wavefronts arrive at a common point can be controlled. This allows the array
  28.  to be designed to add or subtract the signal components, dependant on the
  29.  phase angle received at a particular angle of attack with respect to the
  30.  wavefront. The array can be designed to produce a null or peak at a
  31.  particular angle of attack, with respect to the wavefront. If this angle is
  32.  known we will get a bearing that will lead us to the signal source.
  33.  
  34.      PHASE SHIFTED ARRAYS are similar to phased arrays but usually only use
  35.  two antennas. The antennas are electronically alternated as the wavefront
  36.  arrives. The signals arriving at the antennas are compared for phase shift
  37.  angle. When the phase shift detected is none, the antennas are at an equal
  38.  distance from the signal source. This gives us a line perpendicular to the
  39.  line that the two elements are on. If we then rotate the array slightly this
  40.  will give us a direction to turn the array to restore the null phase shift
  41.  condition. If this direction is opposite to the direction that we are
  42.  offset from the original reading the source is ahead of the unit, if the
  43.  direction the unit gives is the same direction the source is behind the
  44.  unit. This information can be used to drive a meter that centers at the
  45.  zero phase condition and gives a direction to rotate that will correct the
  46.  meter to the center position. If the direction given causes the meter to go
  47.  farther off center the signal is behind the unit and the direction must be
  48.  rotated 180 degrees.
  49.  
  50.  
  51.     DOPPLER SYSTEMS use a series of antennas placed equidistant from a centre
  52.  point. The antennas are switched electronically in a continuously
  53.  incremental sequence. The wavefront data received is a close approximation
  54.  of the data a continuously rotating antenna would produce. The analysis of
  55.  this data will give us a doppler fluctuation that determines the direction
  56.  the wavefront travelled past the location of the unit. This will give us a
  57.  line back to the transmitter that we can follow. These devices usually
  58.  display direction with either a ring of LEDs or a digital bearing readout,
  59.  although some of the more sophisticated models display vectors on radar
  60.  like displays. or interface to computer systems or voice readouts.
  61.  
  62.      TRIANGULATION is a method where several bearings are plotted on a map.
  63.  This plot will give us a location at which the transmitter can be found; ie
  64.  the lines will all cross through the transmitter. The information gathered
  65.  by any method, provided that it is accurate, can be used to triangulate a
  66.  signal. One of the advantages to triangulating is that, provided that the
  67.  signal source is stationary, the readings need not all have to be done at
  68.  the same time. An other advantage of triangulation is that we need only to
  69.  know the line to draw on the map and not the vector, as there is only one
  70.  possible solution that allows the plotted lines to cross. The other major
  71.  advantage of this system is that it can give you the location of the signal
  72.  in a very short time, especially if multiple stations are combining
  73.  collected data. 
  74.  
  75.      MULTIPLE CIRCLES OF SIGNAL STRENGTH is a system that uses a group of
  76.  stations of known calibration to draw a series of circles on a map. By using
  77.  signal strength and attenuation calculations the rings can be plotted and a
  78.  common intersection point found. The signal source would be at this
  79.  intersection. The circle plotter uses the attenuation data to determine the
  80.  circle diameter. A reading with more attenuation requires a plotted circle
  81.  of smaller diameter than one with no attenuation. Approximately 6db of
  82.  attenuation (on most radios this equates to one S-unit) is equivalent to
  83.  half the diameter, as this follows an inverse squared relationship. The
  84.  receiving stations should all be using omnidirectional antenna systems
  85.  preferably in a clear area free from reflections. The systems can all be
  86.  calibrated with a standard signal such as a handheld with rubber ducky
  87.  using one watt of RF output at a good high clear location somewhere in the
  88.  center of the sampling stations. This gives a baseline that can be used to
  89.  calculate all other circle plots for the mapping system.
  90.  
  91.                                          Clive Apps VE3NSE
  92.  
  93.     If any of the readers are local to Toronto we have a good local Direction
  94.  Finding group running. Foxhunts run every Sunday after 1:00 with start times
  95.  varying from 1:30 pm to after dark. We have been using 146.535 simplex as
  96.  the fox frequency for several years now. Anyone wishing to join one of these
  97.  hunts is welcome to. You can find out more about when and where the hunts
  98.  are by talking to one of the following people on 
  99.  
  100.  VE3XUU 145.23 (-) OFFSET:
  101.  VE3CHH Clive  VE3GTU Andy  VE3NSE Clive  VE3RNC Doug  VE3RQX Matt
  102.  
  103.  these people are also excellent sources of technical material related to
  104.  direction finding / fox hunting
  105.  
  106.  on 2M SSB:
  107.  VE3GUN Carl  VE3UET Mike    try 144.200 area
  108.  
  109.  on VE3TWR 145.41 (-) OFFSET:
  110.  VE3BEG Lyman 
  111.  
  112.  in Oshawa on VE3OSH 147.12 (+) OFFSET
  113.  VE3HMG Eric
  114.  
  115.      There is also a large group in Peterboro, and Hamilton / Niagara that
  116.  should be easy to find by asking around on the local repeaters.
  117.  
  118.      Also anyone wishing to have their name added to a database of people who
  119.  are interested in foxhunting / direction finding  send a brief packet note
  120.  to VE3NSE @ VA3BBS giving interests, locations, available equipment, phone
  121.  number (optional) etc. and I will compile a list of names for distribution
  122.  to all who asked to be put on the list allowing for idea / information
  123.  exchange. 
  124.