[发明专利]一种基于八端口四基线射频设备的宽角高精度测角方法

说明书

本发明公开的一种基于八端口四基线射频设备的宽角高精度测角方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1、搭建八端口四基线射频设备；步骤2、根据辐射源角度范围及波长确定基线间隔和间隔因子；步骤3、确定辐射源所在的台阶数；步骤4、还原实际相位值；步骤5、计算辐射源角度。本发明一种基于八端口四基线射频设备的宽角高精度测角方法，简单便捷，在同等成本或体积或天线单元个数条件下，测角范围更宽，精度更高，可用于工程实践。

技术领域

本发明属于雷达辐射源测向方法技术领域，具体涉及一种基于八端口四基线射频设备的宽角高精度测角方法。

背景技术

雷达辐射源测向技术，利用不同方向电磁波到达测向天线系统所产生的不同的振幅或相位响应的原理，可以解调出电磁波的方位。依据不同的因素，其可以分为振幅法和相位法。相位法测角利用目标辐射的电磁波信号到达天线基线间的波程差来进行角度的测量，即根据测向天线系统侦收同一信号的相对相位差来确定信号的方向，进而通过相位差解调出角度误差信号，驱动天线对辐射源实施被动跟踪。相对相位差来源于相对波程差与波长的比值，原理较为简单。但相位法测角存在着一个很大的缺点，当两天线间的基线宽度过大时会出现测量模糊，当基线宽度过小时会产生测量误差大的问题。本技术方案所研究的新型宽角与高精度的测角方法是以相位法测向为基础，研究出一套简单可行的新型测角方法，解决传统相位法测角存在的上述“测量模糊问题”。

一、双基线测角原理

目前，基于相位法测向的测角设备主要为干涉仪，其利用的是双基线相位法测角原理，即利用多个天线所接收回波信号之间的相位差进行测角。测量原理如图1所示，设目标以θ方向辐射电磁波信号，则到达接收点的目标所反射的电波近似为平面波。由于两天线间的基线间隔为d，故它们所收到的信号到达两个基线的波程差ΔR而产生相位差相位差与基线间隔之间的关系为：

式中λ为目标辐射的电磁波信号的波长。由波程差产生的相位差可以由相位计测量出来。因此，目标辐射的电磁波信号的角度θ可由式(1)推导得

已知目标辐射的电磁波信号的波长，再利用相位计测出的相位差，由(2)式即可解算出目标信号的方位。

二、测角模糊及精度问题

简单双基线的相位法测向实际上存在着很大的问题，即“测量模糊问题”。

由式(2)可知，如果相位差值测量不准，就会产生测角误差。为研究影响测角精度的相关因素，将式(1)两边取微分，有

由式(3)可以看出，采取读取精度高(小)的相位计，或减少λ/d值，均可提高测角精度。另外，当θ＝0时，即目标处在天线法线方向时，测角误差dθ最小，当θ增大时，dθ也增大，因此为保证一定的测角精度，θ的范围也有一定的限制。减少λ/d值虽然也可以提高测角精度，但在一定的测角范围θ内，当λ/d值减小到一定程度时，值可能超过2π，此时其中N为整数，ψ＜2π，相位计的实际读数为ψ。由于N值未知，所以真实的值不能确定，就出现了模糊问题(多值性)。

三、目前的解决模糊问题的方法

想要避免测量模糊只能减小被测角度的范围，但减小测量范围时，相应的也会降低测量精度，也就是存在测量精度与测量范围矛盾的问题。解决这对矛盾的关键就是要解决模糊问题，因此如何去模糊成为应用相位法测向需要考虑的热点，从而研究发展出许多解决模糊问题的方法。

1、参差基线解模糊

为了解决相位法测向中测向模糊的问题，仿照多频连续波测距技术，提出了利用中国余数定理来解决模糊问题的参差基线干涉仪测向方法，将余数定理应用到干涉仪测向当中去，此解模糊方法的基本测角原理图如图2所示。