基于干涉仪的全向探测体制测角算法
?信号／数据处理?
DOI ：１０．１６５９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４－７８５９．２０１５．１０．０１１
基于干涉仪的全向探测体制测角算法
赵怀坤，张容权，王盛鳌
（四川九洲电器集团有限责任公司， 四川绵阳６２１０００）
摘要：针对传统米波天线尺寸庞大、机动性差的问题，文中利用干涉仪测角原理，提出了一种可以应用于可全方位同时探测的米波雷达天线及相应的测角算法，该天线尺寸小、结构简单，测角算法具有测角精度高、算法简单的优点，设计了一种基于此算法的信号处理流程，给出了在不同信噪比时测角误差的仿真结果，仿真结果表明了该算法的有效性。关键词：干涉仪；米波雷达；全向天线中图分类号：ＴＮ９５７
文献标志码：Ａ
文章编号：１００４－７８５９（２０１５）１０－００４３－０３
Angle Measurement Algorithm of Omnidirectional Detection System
Based on Interferometer
ＺＨＡＯＨｕａｉｋｕｎ，ＺＨＡＮＧＲｏｎｇｑｕａｎ，ＷＡＮＧＳｈｅｎｇａｏ
（ＪｉｕｚｈｏｕＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｌｔｄ．， Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒａｎｇｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅｒａｄａｒａｎｔｅｎｎａａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｅｄａｎｇｌｅ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｕｎｌｉｋｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌａｒｇｅａｎｄｐｏｏｒｍａｎｅｕｖｅｒａｂｌｅａｎｔｅｎｎａｓ，ｔｈｅｎｅｗａｎｔｅｎｎａｈａｄｓｍａｌｌｓｉｚｅａｎｄｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｗｅｒｅｓｉｍｐｌｅａｎｄｈｉｇｈａｃｃｕｒａｔｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ＇ｓｉｇｎａｌｐｒｏ－ｃｅｓｓｉｎｇｆｌｏｗ，ａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｎｇｌｅｅｒｒｏｒｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳＮＲｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ＇ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．Key words ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ；ｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅｒａｄａｒ；ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｎｔｅｎｎａ
基金项目：国家国际科技合作专项资助项目（２０１２ＤＦＲ１００８０）通信作者：赵怀坤 Email ：１６７０７０９３＠ｑｑ．ｃｏｍ收稿日期：２０１５－０５－２６修订日期：２０１５－０８－２８
０ 引 言
米波雷达作用距离远、成本低，并且具有较好的反隐身和抗反辐射导弹的能力，目前世界各国均把米波雷达作为反隐身探测最重要的发展方向。但是传统米波雷达天线阵面庞大，机动性能、分辨率和精度较差，大部分用于相对固定区域的中高空警戒任务，在现代战争中的生
存能力较差［１］
。例如，大量在役的某大型米波警戒雷达，
采用半波天线振子组阵，天线阵面面积将接近１００ｍ２
，只
能用于执行固定区域的警戒任务［２］
。
但是由于米波雷达具有潜在的反隐身目标和抗反
辐射导弹的优势［３－４］
，仍将是警戒雷达中的主要装备之一。为满足未来快速作战的需要，需要采用新体制天线，降低天线尺寸，提高米波雷达的机动性。
本文给出了一种图１所示的全向米波天线，该天线由两对对称放置的偶极子组成，单个偶极子天线方向图覆盖１８０°，仅需要两对可实现方位全向探测，通过俯仰组阵可提高天线增益。
干涉仪测角［５－１０］
是典型的相位测角法，根据阵面上多个接收天线接收到回波信号之间的相位差进行测角，测角范围为－９０°～９０°，以往主要应用于电子战测向。
当应用于雷达系统中时，需要依靠阵面天线的机械旋转
实现３６０°全向探测，本文针对全向米波天线结构形式，对干涉仪测角技术进行了一定的改进，提出了一种基于干涉仪测角技术进行测角的算法。
１ 测角算法原理
对如图１所示的全向天线，为垂直放置的两对天线振子（为使天线振子具有一定的方向性，本文采用对数周期振子天线），振子１与振子３间距为λ（波长），振子２与振子４间距为
λ。
图１ 天线阵列与测角分区图
当目标位于空间区域１时，入射角为θ（下文θ均为与振子１方向的夹角，取值为０°～３６０°）小于９０°，主要有振子１和振子２接收到目标的回波信号，虽然振子３和振子４的副瓣也可以接收到信号，但是其功率很低（在此忽略不计）。在远场条件下，即目标回波到振子１和振子２近似平行波，目标到振子１与到振子
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３４— 第３７卷 第１０期
２０１５年１０月
现代雷达
ＭｏｄｅｒｎＲａｄａｒ
Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１０
Ｏｃｔ．２０１５