Mehrwelleneinfall (Gleichkanalstörung)


Unter dem Begriff des Mehrwelleneinfalls versteht man in der Funkortungstechnik den Einfall mehrerer Signale in einen Peilkanal (Frequenzkanal). Daher spricht man auch von einer Gleichkanalstörung. Man unterscheidet in:

    • kohärente und
    • inkohärente

Gleichkanalstörer. In der Praxis können Gleichkanalstörer z.B.: durch Überlagerung der Emissionen verschiedener Sender gleicher Frequenz (z.B. Mehrwegeausbreitung im Mobilfunk) oder fehlerhaft parametrisierte Vorselektionsfiltern (Filter-Bandbreite >> Signalbandbreite) auftreten.

Gleichkanalstörung (kohärent) durch Überlagerung von direktem Signal und an Hindernissen rückgestreuten Signalanteilen.

Das Vorhandensein von Gleichkanalstörern sorgt, durch Verzerrung der Phasenfronten des Empfangswellenfelds, für einen Peilfehler der abhängig ist von:

    • dem Amplitudenverhältnis Stör- zu Nutzsignal (SIR, Signal Interference Ratio),
    • der Phasenlage des Stör- zum Nutzsignal,
    • der Richtungsdifferenz der beteiligten Signale,
    • verwendeten Peilverfahren und
    • der zeitlichen und/oder räumlichen Korrelation des Nutz- und Störsignals.
Verlauf des Interferenzfeldes bei vorhandensein eines Störsingals aus Richtung 150° das halb so viel Leistung aufweist wie das zu peilende Signal (aus Richtung 60° Azimut)
Verlauf des Empfangswellenfelds bei Gleichkanalstörung durch ein Signal aus Richtung 150° (Nutzsignal: aus 60° Azimut). Das Feldstärkeverhältnis der beiden Signale beträgt 1:2.

Ist der Ursprung des Störsignals gleich dem des Nutzsignals (handelt es sich beispielsweise um einen rückgestreuten Anteil des Nutzsignales durch Reflexion an einem Hindernis) spricht man von einem kohärenten Gleichkanalstörer. Bei kohärenten Gleichkanalstörungen ist der Korrelationsgrad von Stör- und Nutzsignal von Bedeutung. Betrachtet man die zeitliche und räumliche Korrelation in einer Größe (die sogennante äqvivalente Korrelation) kann man aus deren Wert (Null wenn keine Korrelation vorhanden ist und Eins wenn die Signale vollständig korreliert sind) schließen ob die beiden überlagerten Signale trennbar sind. Ist die äqvivalente Korrelation zu groß können auch hochauflösende Peilverfahren, wie MUSIC, keine Trennung der Signale mehr vornehemen.

Inkohärente Gleichkanalstörungen treten bei spektraler und/oder zeitlicher Überlappung von Emissionen räunlich getrennter Sender auf. Überlappen sich zwei Signale spektral, aber nicht zeitlich ist eine Auflösung der Signale über ein Peilwerthistogram möglich. Bei zeitlicher und spektraler Überlappung kann in den meisten Fällen durch Verringerung der Filterbandbreiten in der digitalen Signalverarbeitung (Kanalraster der FFT)  für eine Trennung der Signale gesorgt werden.

Verhinderung von spektraler Überlappung im Peilkanal durch korrekte Wahl der Kanalbandbreite im Empfänger.
Verringerung von spektraler Überlappung im Peilkanal durch korrekte Wahl der Kanalbandbreite im Empfänger.

Klassische Peilverfahren können spektral Überlagerte Signale peilen wenn das Nutzsignal stärker als das Störsignal ist. Ist das nicht der Fall kommt es zu Fehlpeilungen. Durch den Einsatz von hochauflösenden Peilverfahren können inkohärente Störer aufgelöst werden.


Der Peilfehler, der durch Gleichkanalstörer erzeugt wird, kann für Kleinbasissysteme mit folgender Gleichung abgeschätzt werden [1]:

Formel21mit:

Formel22

Durch die Verwendung von Großbasissystemen kann der Einfluß von Gleichkanalstörern auf das Peilergebnis drastisch reduziert werden.

Gegenüberstellung von Kleinbasis (d> l/2) und Großbasis (d>>l).
Gegenüberstellung von Kleinbasis (d> l/2) und Großbasis (d>>l).

In der Praxis zeigt sich, dass Phasenpeiler, wie der Interferometerpeiler, bis zu einem Feldstärkeverhältnis von Nutzsignal zu Störer ≈ 2 (ca. 3 dB Signal zu Störer Abstand) stabile Peilungen ermöglichen. Für genaue Untersuchungen der Auswirkungen von Mehrwelleneinfall empfiehlt es sich eine Nullphasendifferenz von Stör- zu Nutzwelle von φ=180° [2] vorzugeben, da vom Heiligtageffekt [3] her bekannt ist, dass bei diesem Wert die größten Verzerrungen im Interferenzfeld zu erwarten sind.

Einfluß des Verhältnis von Nutz- zu Störsignal sowie der Apertur der Antenne auf das Peilergebnis
Einfluß des Verhältnis von Nutz- zu Störsignal sowie der Apertur der Antenne auf das Peilergebnis einer neunelementigen Kreisgruppe beim korrelativen Interferometerpeiler (Nutzsignal: 120° und Störsignal 270° Azimut).

[1] „Funkpeiltechnik“, Grabau – Franckh’sche Verlagshandlung, 1989

[2] „Über die Verringerung von Ortungsfehlern bei Mehrwelleneinfall durch Großbasissystem“, Steiner – Mitteilung der C. Lorenz AG, Werk Pforzheim

[3] „Über die Gründe der Mißweisungen beim Richtungsempfang“, Heiligtag – Jahrbuch drahtlose Telegraphie, 1921

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