干涉仪测向系统误差分析

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双棱镜干涉实验误差分析及实验改进

双棱镜干涉实验误差分析及实验改进

双棱镜干涉实验误差分析及实验改进双棱镜干涉实验是大学物理实验的重要标志性实验之一。

要做好这个实验,需要深入的去认识实验,分析误差,以便在实验过程中减小误差来源。

本文通过分析和比较两种不同的虚光源间距测量方法,探究各个参量对实验结果的影响,通过不断改进实验过程,让测量结果更准确。

标签:双棱镜;干涉;误差分析;实验改进一、干涉实验测光波波长的两种方法(一)等位移法利用等位移法来测量光波波长的话可以根据如下图1来安排装置,待测光波波长可表示为[2]放已知波长λ1的He-Ne激光器,测出已知波长的He-Ne激光为光源时双棱镜分别放在B和B’时所成干涉条纹的宽度δ1和δ2,测出待测光(如钠光灯)作为光源时在上面两点分别所成干涉条纹宽度和,利用上式带入数据便可以直接计算出待测光波波长。

光路安排好以后,保持D不变并且使得不变,只需要更换光源测出相应的干涉条纹宽度,和,。

(二)虚光源法在利用双棱镜干涉测光波波长时,多数采用的方法都是测出两虚光源间距d、两虚光源到测微目镜叉丝板平面的距离D以及干涉条纹宽度,最后带入公式,这种测量方法涉及到虚光源间距的测量,我们称之为虚光源法。

在通常的实验过程,有如下两种方法来测量虚光源的间距。

1、两次成像法放一个焦距为f′的透镜L在双棱镜和测微目镜之间,当测微目镜与虚光源之间的距离d>4f′时,在两虚光源和测微目镜所在平面之间就会找到分别成放大像和缩小像的两次成像点,在测微目镜和两虚光源间前后移动凸透镜L,分别找到大像和小像,通过测微目镜测出大像d1和小像d2,代入公式,即可测得两虚光源间距。

这种方法实验原理简单,便于教师讲解及学生理解,在许多大学教学中通常都采用此种实验方法。

2、放大法在两次成像法过程中,有一种方法就是只测量一次成像,这种方法叫一次成像法,很多时候有的实验者只测量放大像,这种方法称为放大法。

具体方法便是在测微目镜叉丝板上呈现放大像时测出此时两虚光源间距d1,并且利用光具座上刻度尺得到虚光源平面、透镜、测微目镜叉丝平面的位置,计算出两次成像原理图中的和,利用比例得到两虚光源间距。

激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析

激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析

激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差分析摘要: 使用( renishaw ) 激光干涉仪对一台立式铣床的定位精度进行了测量。

在启用和关闭机床环境补偿系统的条件下, 得出了两组相差较大的实验数据。

通过对激光干涉仪在测量中的误差进行分析, 找出了定位精度变化的原因和相关数据的变化范围。

由于数控机床热变形的不稳定性和测量方法的多样性, 到现在为止, 国内还没有统一的检验通则用来评定机床的热误差大小。

目前, 用来评定机床性能的主要依据之一是机床轴线的定位精度和重复定位精度的大小。

能够用于检测数控机床几何误差的检测方法有很多:一维球列测量法、球柄仪测量法和激光干涉仪测量法等。

但在生产实践中, 考虑到检测设备对测量精度、稳定性以及通用性等要求, 国内外生产厂家都采用激光干涉仪测量法来评定数控机床的轴线定位精度大小。

在使用激光干涉仪进行线性定位误差测量时, 分光镜或反射镜之一保持静止, 另一个光学元件沿着线性轴线运动。

图1中, 分光镜静止不动, 反射镜沿着预定的方向运动。

误差分析激光干涉仪是一种高精度的计量仪器, 自身的精度很高, 但在使用时会受到环境、安装条件、机床温度和线膨胀系数不准确等诸多因素的影响, 从而降低了测量精度。

激光干涉仪在机床定位精度测量中的误差包括激光干涉仪的极限误差e1、安装误差e2 和温度误差e3 用激光干涉仪实现高精度定位主轴头和控制系统补偿的位置误差方面, 大型加工中心的定位精度要求为数百分之一毫米。

采用ML10激光干涉仪就能达到要求。

航空工程工业加工大型整体部件和大型轻合金模具都需要X轴和Y轴行程达数米的加工中心。

平面度、角度和位置精度测量ML10提供的测量范围完全能满足各种不同要求:可以测量导轨的垂直度和水平平直度,主轴头的定位精度,正交轴的角度和回转轴的定位精度。

激光干涉仪便可自动测量主轴头的位置偏差。

ML10是测量大型加工中心平直度与定位精度最好且精度最高的测量装置。

用激光干涉仪测量数控机床主轴误差新法从激光干涉仪检验的内容来看,从最初的单独测量机床各轴的位移精度,扩展到分别测量定位精度、直线度、平行度、垂直度等,再到现在使用分布体对角线测量法测量机床的三维整体性能。

迈克尔逊干涉仪波长测量方法与误差研究

迈克尔逊干涉仪波长测量方法与误差研究

迈克尔逊干涉仪波长测量方法与误差研究摘要:迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊和莫雷设计制造出来的精密光学仪器,在近代物理和近代计量技术中都有着重要的应用,通过迈克尔逊干涉仪的实验,我们可以熟悉迈克尔逊干涉仪的结构并掌握其调整方法,认识He-Ne激光干涉条纹的形成与特点,并利用干涉条纹的变化测定光源的波长。

实验原理;(1)迈克尔逊干涉仪光路图(如图1所示):图1从光源S发出的光射在G1的半透半反射膜上,被分解成反射光(1)和透射光(2)。

因G1和M2及M1均成45度角,所以两束光分别垂直入射到M1和M2上,经反射后再回到半反射膜(即分光镜),又汇集成一束光并产生干涉,在E处即可观察到干涉条纹。

图中M2是M2被反射成的虚像,从观察者来看,两束相干光束与由M1和M2间的空气膜所产生的干涉是一样的。

薄膜干涉是很复杂的,其中较简单的并有实用价值的是等倾干涉和等厚干涉,现分别简述如下:(一)等倾于涉条纹及测长原理当M1及'2M互相平行时,在无穷远处形成等倾干涉条纹,如图2所示,对入射角i相同的各光束,自M1和'2M反射的)'1(和)'2(两光的光程差为:id cos2=δ(1)这时,如在E处放一会聚透镜,并在其焦平面上放一屏,则在屏上可以看见一组同心圆,而干涉条纹的级数是以圆心为最高(这时I=0),对第k级中心条纹光程差应满足下式λδkd==2(2)式中λ为入射光的波长。

当移动M1使d增加时,圆心的干涉级别就越来越高,就看到圆条纹一个一个从中心“冒”出来;反之,当d减小时,条纹一个一个向中心“缩”进去。

每当“冒出”或“缩进”一条条纹时,d就增加或减少1/2λ。

所以,若已知波长λ就可以从“冒出”或“缩进”的条纹数而知道M 1移动的距离,这就是长度计量原理。

反之,若已知移动的距离和条纹数,就可以从公式(2)测出波长λ来。

(二)等厚干涉的直条纹当M 1和'2M 相距不远且成微小夹角α时,如图3所示。

某干涉仪测向系统的测向精度影响因素及相位校准研究

某干涉仪测向系统的测向精度影响因素及相位校准研究

www�ele169�com | 53电子测量0 引言电子战是确保己方使用电磁频谱、同时阻止敌方使用电磁频谱。

电子战最基本的任务之一是提供作战威胁态势情报。

电子对抗侦察本质上就是用于探测、识别并定位威胁源。

而无线电测向是实现威胁源定位的前提条件。

通过截获无线电信号,进而确定辐射源所在方向的过程,称为无线电测向。

测向是电子对抗侦察的重要任务,它可以为辐射源的分选和识别提供可靠的依据,为电子干扰和摧毁攻击提供引导,为作战人员提供威胁告警,为辐射源定位提供参数。

干涉仪测向误差与天线的测向系统的干涉仪基线长度选择、射频通道的相位一致性、测频精度等密切相关。

某电子侦察系统,采用5路干涉仪测向体制。

本文从干涉仪测向的基本原理分析影响干涉仪测向精度的影响因素,而后通过设计校准系统,通过通道校准,减少了多通道的相位误差,增加了干涉仪测向系统稳定性。

1 干涉仪测向基本原理及误差分析■1.1 单基线干涉仪测向原理干涉仪测向是通过测量位于不同波前的天线接收信号的相位差,通过转换处理得到辐射源的方位。

一般情况下,测向设备只需得到来波的方位角就够了,一维线阵干涉仪天线就可以实现。

但是在对空中目标、短波天波信号等测向的场景下,测向设备要求具备对入射波的方位角和俯仰角同时测向的能力,需要二维干涉仪天线阵测向(即所有的测向天线阵元都在一个平面内)。

二维阵的测向误差可以由一维线阵类比。

最基本的单基线干涉仪测向由两个天线通道组成,如图1所示,两个天线之间的物理距离d 称为干涉仪基线。

假设辐射源距离天线足够远,满足天线的远场条件。

辐射源与天线的法向方向夹角为θ,辐射源电磁波到达两个天线的时间就有先有后,存在相位差。

它到达两个天线的相位差为:2sin d πφθλ=(1)式中,λ为信号波长,d 为干涉仪天线基线,即两天线的物理距离。

如果两个接收机信道的响应完全一致,两个信道输出信号的相位差仍为φ,再通过鉴相器输出的相位差信息:cos sin Uc Us ϕϕ=Κ=Κ (2) 1tan Us Uc φ−= (3)K 为系统增益。

光的等厚干涉实验报告误差分析

光的等厚干涉实验报告误差分析

光的等厚干涉实验报告误差分析实验报告:光的等厚干涉实验误差分析前言:光学等厚干涉实验是一项基础实验,用来研究光的干涉现象。

在实验过程中,误差是难以避免的。

本实验报告将重点探讨在光的等厚干涉实验中的误差来源以及产生的原因。

实验目的:利用普通光源做等厚干涉实验,确定自制的反射镜的1/4波长厚度及其干涉色,在此基础上分析误差来源并改善实验误差。

实验原理:当平面单色波通过物体表面时,对该波的相位会产生180度的改变,此现象被称为反射。

在光学等厚干涉实验中,我们主要利用了反射和透射两种现象。

干涉产生的原因是光程的差异,根据两种光的相位差的差异,产生了明暗条纹。

根据研究结果,我们可以确定物体的等厚度。

实验步骤:1.制作反射镜2.射线方向的调节3.观测条纹的调节实验结果:在实验过程中,我们首先制作出自己的反射镜。

然后,我们调节了射线方向并观测了条纹。

观测结果表明,我们的反射镜厚度为1/4波长。

这就意味着我们成功地完成了实验。

误差分析:本实验中我们遇到了一些误差。

主要的误差来源有三种:第一种是角度误差,第二种是光源亮度不均匀,第三种是反射镜质量不均。

在实验中,我们需要保证射线的角度正确。

但是由于实验时工具的限制,我们无法保证度数的精度。

因此,这个来源误差是无法避免的。

第二个误差源是光源亮度不均匀。

这个误差比较小,但是由于实验结果要求高精度,所以也会对结果造成一定的影响。

第三个误差来源是反射镜质量不均。

在实验过程中,反射镜表面的质量也会对结果造成较大的影响。

如果表面有缺陷,那么结果就会受到影响。

改善误差:为了改善这个误差的存在,我们需要注意以下几点:首先,我们应该尽可能减少角度误差,这需要我们确认仪器的度数精度和操作技巧。

其次,对于光源亮度不均的问题,我们应该使用更加均匀的光源输入,使用光衰减器等。

最后,为了减少反射镜表面的不均匀性,我们需要在制作反射镜时,确保反射镜表面光滑。

此外,我们也可以使用镀膜等措施来改善反射镜的光学性能。

光的等厚干涉实验报告误差分析

光的等厚干涉实验报告误差分析

光的等厚干涉实验报告误差分析光的等厚干涉实验是一种基于光的干涉原理而进行的实验。

该实验的主要目的是研究通过光的干涉现象来探究光波的性质。

在进行实验的过程中,我们可以通过测量不同点的干涉条纹的位置和间距来确定光波的波长和折射率等参数。

不过,由于实验中可能存在的各种误差的影响,我们在进行误差分析时需要注意以下几个方面。

首先,光的等厚干涉实验可能受到环境因素的影响。

例如,由于实验室内温度和湿度的变化,光路中的光路长度和光速可能会发生微小的改变,从而影响实验的准确性。

因此,我们应该在实验前先对环境进行一定的控制,确保实验的稳定性。

其次,测量设备的精度也是影响实验结果的一个重要因素。

例如,在测量干涉条纹的位置时,可能由于读数盘的刻度不够精细或读数的误差等因素导致测量结果的误差。

因此,我们需要使用具有高精度的测量设备,并在实验前进行校准,确保测量结果的准确性。

此外,样品的制备质量也可能会对实验结果产生影响。

例如,在制备同一组样品时,如果样品的厚度或形状存在一定的偏差,可能会导致实验结果产生误差。

因此,我们需要采用一定的制备工艺和技术,确保样品的制备过程和精度。

最后,实验者自身的操作技巧和经验也可能对实验结果产生影响。

例如,在调节光路时,实验者需要具有一定的操作经验和技巧,才能确保光路稳定和测量准确。

因此,我们需要进行充分的实验前准备和实验者培训,提高实验者的操作技巧和经验,从而保证实验结果的准确性。

总之,光的等厚干涉实验是一种非常精密和敏感的实验,其中可能存在各种误差的影响。

只有在充分的实验前准备、精确的测量设备、优质的样品和熟练的操作技巧的基础上,才能保证实验结果的准确性和可靠性。

InSAS干涉测深系统误差分析-声学技术

InSAS干涉测深系统误差分析-声学技术

第29卷第2期声学技术Vo l.29,No.2 2010年4月Technical Acoustics Apr., 2010InSAS干涉测深系统误差分析李安1,唐劲松1,傅寅锋 2(1. 海军工程大学电子工程学院, 武汉 430033;2. 驻上海地区水声导航系统军事代表室,上海 201108)摘要:对由海水折射引起的InSAS干涉测深误差进行了分析。

在分析InSAS测深原理的基础上,采用射线声学理论分析了两种典型的中国海浅海声速剖面条件下,距离深度比对测深精度的影响。

结果表明,对于典型的中国海浅海声速剖面,在水深为40m的情况下,当距离深度比达到5~10倍时,InSAS干涉测深系统将带来5~20m的深度测量误差和1~3m的水平距离误差。

因此,为提高InSAS干涉测深系统精度,必须要进行声速补偿。

关键词:InSAS;声速剖面;干涉测深中图分类号:TB556 文献标识码:A 文章编号:1000-3630(2010)-02-0232-04DOI编码:10.3969/j.issn1000-3630.2010.02.025The bathymetric error of interferometric synthetic aperture sonarLI An1, TANG Jin-song1, FU Yin-feng2(1. Electronic Engineering College, Navy University of Engineering, Wuhan 430033, China;2. Military Representative Office in the Shanghai Area of Underwater Acoustic Navigation System, Shanghai 201108, China)Abstract: The bathymetric error of interferometric synthetic aperture sonar (InSAS) caused by sound transmission bending is analyzed in this paper. Based on the principle of the interferometric synthetic aperture sonar, the effect of range to depth ratio on the bathymetric accuracy is studied for two typical sound profiles in China shallow sea by ray acoustics. The results indicate that when the depth of water is 40m and the ratio of range to depth is between 5 and 10, an INSAS may bring 5 to 20m depth error and 1 to 3m horizon distance error. Therefore the compensation of sound ve-locity is necessary to improve the InSAS bathymetric accuracy.Key words: Interferometic Synthetic Aperture Sonar(InSAS); sound profile; bathymetry1引言干涉合成孔径声纳(Interferometic Synthetic Aperture Sonar, INSAS)是在合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar, SAS)基础上在垂直航迹方向增加一副(或多副)接收基阵,通过比相测高的方法得到场景的高度信息,从而得到场景的三维图像。

北航-研究性实验报告-全息照相与全息干涉法实验的误差分析与改进方法

北航-研究性实验报告-全息照相与全息干涉法实验的误差分析与改进方法

北航物理实验研究性报告全息照相与全息干涉法实验的误差分析与改进方法、目录摘要 (2)一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)1.全息照相: (3)(1)透射式全息照相 (3)(2)反射式全息照相 (5)2.两次曝光法测定金属的弹性模量: (6)三、实验仪器 (9)注意事项: (9)四、实验步骤 (9)1、全息照片的拍摄和全息像的再现 (9)2、二次曝光法测定铝板的杨氏模量 (10)五、数据记录与处理 (11)1、原始数据记录 (11)2、数据处理 (11)六、结果分析 (13)1、误差分析 (13)2、改进建议 (17)3、感想体会 (18)七、参考资料 (19)摘要本报告对全息照相和全息干涉法实验的原理、步骤、仪器进行了简要的介绍,并对实验数据进行处理以及误差估算。

通过分析实验室条件下误差产生的原因并进行精确计算,探究如何更好地完成本实验,使之呈现更加清晰的图像以及提高精度的方法,从而深入理解实验,最后说明实验的收获与感想。

一、实验目的1、了解全息照相的基本原理,熟悉反射式全息照相与透射式全息照相的基本技术和方法;2、掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能;3、学习用二次曝光法进行全息干涉测量,并以此测定铝板的弹性模量;4、通过全息照片的拍摄和冲洗,了解有关照相的一些基础知识。

二、实验原理1.全息照相:全息照相所记录和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。

但是,感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感,不能直接记录相位,从而借助一束相干参考光,通过拍摄物光和参考光之间的干涉条纹,间接记录下物光的振幅和位相信息,然后使照明光按一定方向照射到全息图上,通过全息图的衍射再现物光波前,这时人眼便能看到物体的立体像。

根据记录光路的不同,全息照相又分为透射式全息和反射式全息,若物光和参考光位于记录介质(干板)的同侧,则称为透射全息;若物光和参考光位于记录介质的异侧,则称为反射全息。

(1)透射式全息照相1)投射全息的记录两束平行光的干涉将感光板垂直于纸面放置,两书相干平行光o、r按照图1所示方向入射到感光板上,他们与感光板法向夹角分别为o ϕ和r ϕ,并且o 光中的两条光线1、2与r 光中的两条光线'1和'2在A 、O 两点相遇并相干,于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹,亦即在感光板上形成一个光栅。

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干涉仪测向系统误差分析作者:李华龙来源:《数字技术与应用》2011年第07期摘要:本文根据干涉仪测向系统的测向原理,对基线的选择进行了分析,列出了影响测向结果的各项因素。

分析了在试验条件允许的情况下,增加目标和测向系统间距离,将有助于从多个方面减小测向误差,提出了减小测向误差、提高测向精度的方法,取得了良好的试验结果。

关键词:干涉仪测向误差基线中图分类号:TN98 文献标识码: A 文章编号:1007-9416(2011)07-0021-021、引言无线电测向技术从二十世纪初开始出现,到现在已发展了上百年的时间,出现了各种各样的测向定位系统。

目前根据测向体制划分主要有以下方法:比幅度法、相位法、多普勒法、时差测向法、空间谱估计测向法等方法。

每一种测向方法都有其优点和缺点,测向体制的选择应根据不同的需要而确定,不存在最好的测向方法,而是在某种应用情况下必须考虑给定的环境条件下哪种方法能最好地满足要求。

在车载平台中经常使用的是干涉仪测向系统。

根据干涉仪测向基本原理可以得出单基线干涉仪测向系统的测向误差为:即以下三大因素:波长测量精度(即频率测量精度)、选择的基线长度与信号波长的比值和测向设备的相位测量精度。

还可以看出,在视场角范围内测向精度与信号的入射角有关,越靠近基线的垂直方向(小)测向精度越高。

另外相关干涉仪测向有外场测试过程,因此在试验中测向天线阵场地和天线架设对最终的测向结果有很大的影响。

2、误差分析和改良2.1波长测量精度一般无线电侦察测向系统中,对频率测量误差要求在通信信号带宽的一半以内。

在超短波频段,一般在系统中采用了运算速度较高的芯片组,通过FFT运算最后达到的测频精度为5MHz/800=6.25kHz。

而系统工作频段为30~500MHz,因此将测频精度代入式(1)/中,其最大影响为0.2%。

由此可见测频误差即使在单基线测量中对测向精度的影响也是很小的,因此在实际应用中一般可以忽略不计。

以下为波长测量误差对不同频率影响情况:2.2基线长度的选择选择合适的基线长度在干涉仪测向中非常重要:一方面基线太长,测向误差很小,但会引起多方位、多频率的测向模糊;另一方面基线太短,相位误差增大,而且互耦影响加大。

我们既不能因其小巧轻便就一味追捧窄孔径的测向天线,也不能错误地认为测向天线的孔径越宽越好。

对于工作频段较窄的测向天线,实现宽孔径的要求容易满足。

而对于工作频段较宽的测向天线,却难以满足整个频段都是宽孔径的要求。

即使称之为宽孔径的测向天线,仅在工作频率的高端是宽孔径的,而在工作频率的低端是窄孔径的。

2.2.1基线选择过短的直接影响因为受到两方面的制约,只单纯讨论基线长度和波长比值(/)影响,以下为/从0.2到2变化时测量误差仿真分析。

上图中的仿真结果远远不能满足系统要求,所以我们必须选择带内/最小0.3或更长的基线才能达到设计需求。

2.2.2基线选择过短引起的互耦影响除了基线长度直接影响测向误差外,当基线较短时天线阵元将产生互耦作用,使得不同天线接收同一辐射源间的相位差,不完全由几何尺寸决定。

为了减小相位失配,可以采用增加衰减的方法来达到目的。

这时灵敏度可能降低。

为了提高灵敏度,有时还利用回路的谐振特性。

这时就很难保证两路的相位匹配。

谐振点的引入,会引入大的差程扩展.从而使测向精度大大降低,并使本来不产生模糊的基线长度产生模糊。

为了解决模糊问题又必须减小基线,从而使互耦作用增加,示向度变差。

同时互耦也使天线阵中各天线元接收的信号幅度有所不同,通常是面向来波方向的单元,接收信号的幅度大,会在一定程度上影响示向精度。

为了减小互耦的影响,我们可以通过以下几种方法:(1)增加天线振子间的距离。

(2)减小每组振子的长度。

(3)使天线振子在不工作时与高阻网络连接。

因此一方面为了减小基线过短引起的直接影响和间接影响,同时又要消除基线过长引起的测向模糊,在实际工程应用中往往采用长短基线组合的方法解决以上矛盾。

如经常采用的均匀5阵元圆阵、非均匀L型9阵元阵以及非均匀十字型阵列等等,都是利用阵中不同阵元来形成长短不一的基线,分别满足宽带测向的需要。

2.3相位测量精度对相关干涉仪测向系统而言,相位误差主要由接收通道的相位测量误差,相位噪声误差和相位失衡误差三种误差造成的。

由于现在的A/D器件的位数可以做的很高,很容易选到满足使用要求的A/D器件,因此由量化误差引起的相位测量误差的影响通常可忽略不计。

相位干涉仪测向系统的测向精度与接收信号的信噪比有很大关系,因为任何相位噪声都将产生一个正比于它所引起的相移量的模糊度。

根据相位误差的公式现在系统中采样点数最小为1024,相位噪声误差也可不做考虑。

因此相位失衡误差是系统中相位误差的主要原因。

接收通道的相位失衡误差由接收通道中各个元器件的相位特性所确定,如天线、测向开关阵、电缆、模拟信道等相位漂移的作用总和造成接收机各个信道间的相位失配。

下面分析一下系统各部分相位失衡误差及减小误差的方法。

2.3.1天线阵在天线阵中往往使用宽带放大器,这给我们带来了两个方面的影响:(1)降低系统动态,容易造成相位测量失真。

宽带放大器的使用提高了系统的接收灵敏度,但容易引起互调干扰,导致信号失真。

当某一频段内出现一个强信号,由于超出天线的动态范围,引起单信号所在整个频段内相位测量失真,无法得到有用信号的方位。

(2)增大阵元间相位失衡误差。

我们都希望来波到各天线阵元的相位差能够准确的测量出来,真实的反映不同方位信号的相差。

尽管各天线偶极子部份在加工的尺寸精度上能够很好的保证无源部分的相差一致性,但由于宽带放大器的使用,会带来不同频率上阵元间的相差变化。

为了解决以上问题,减小放大器相位失衡对测向误差的影响影响,我们一般采用以下措施:(1)采用噪声更低的放大器。

(2)放大器的相位进行测试配对。

在装配调试天线阵前,对放大器的相位进行测试配对。

在同一个简易测试平台上对多个放大器的相位进行测量,测试出使用频段上的频率相位图,通过比较,选择相位曲线更一致的多个放大器,安装在同一个天线上。

2.3.2天线阵元到开关阵联接电缆在各个天线阵元到开关阵之间连接用的射频电缆如果长度不一致或改变放置状态,都将影响各路间的相位差。

所以通过设计和调试时,采用以下方法减小其影响电缆尽量采用低损耗、高屏蔽的同轴电缆,长度严格一致;尽量缩短电缆长度,连接后采取绑扎固定措施。

2.3.3信道和采样处理部分在有自校源的测向系统中,接收机信道及数字处理部份各路之间的相位差在短时间内相位漂移很小,在系统误差中可不作考虑,即使在不同环境下(温度、湿度的变化)有较大的相位漂移,也可以通过校准源电路校准。

2.4试验场地和天线架设测向天线阵场地和天线架设对最终的测向结果都存在一定的影响。

下面分别分析:天线场地环境。

测向场地周围的二次辐射体产生的二次电磁场强度与电流大小有关,还与二次辐射体本身的体积大小有关。

体积越大,则二次场的作用距离越远。

一般情况下,二次辐射电磁场可分解为相对主场的同相分量和异相分量两部分。

同相分量会引起示向度误差,异相分量会引起示向度模糊。

从而降低了测向机的准确度。

因此在测向试验中我们要求测试场周围没有大的反射体,且还要尽量消除地面反射。

所以还将采用以下方法减小场地环境的影响:2.4.1适当增加信标天线高度从理论上讲,为了减小测向误差,试验过程中可以按照使误差最小天线高度来架设天线,但是这种方法的可操作性不强,实际效果也不是很好。

因为我们不可能通过反复试验来测试天线高度对多径效应的影响,实际使用中也不可能决定目标信号的发射天线的高度,只能尽量让信标天线和接收天线不要处于强反射体周围。

2.4.2增大试验距离当发射天线在各个方向上变化高度时,随着测向距离的增加测向误差极大值的幅度是逐步衰减的,如果测向距离足够大,我们总能将多径效应所带来的测向误差减小到期望的范围以内。

所以试验中不应该以大于10的试验距离为目标,而是尽可能增大试验距离,减小多径效应的影响,同时更远测向距离的试验也比较符合测向系统实际使用条件(一般为几公里到几十公里)。

2.4.3天线架设测向试验时,测向天线的不合理或不精确架设也会影响测向结果。

为了更接近实际使用环境,测向系统在进行样本采集和测向试验时,一般直接将天线杆放到试验转台或场地中间,对准圆心位置。

但是很多时候存在偏心而导致测向误差。

如下图示,图中点S为发射点,点O为转台圆心,点O1、O2为架设时天线实际所在位置,大圆为转台周边,小圆为因偏心使测向天线在转台转动时实际运行轨迹。

由图可知,在样本采集或测向试验时,当测向天线偏心运动到O1或O2点时,引起的测向误差最大,误差值为Δθ,则010实际架设中不超过10cm,而OS超过200m,因此Δθ小于1/2000=0.0005(弧度),相对测向精度1度的要求,造成的误差影响不超过3%。

所以试验时,尽量拉远目标和测向站间的距离,可以减小架设偏心造成的误差。

当测向试验距离在1km以上时,因偏心造成的误差影响不超过0.01度,基本可以忽略不计。

3、结语下表为系统试验结果:试验验证结果表明系统测向精度大大提高,能达到到1.8°(原来4°)左右。

采用不同的测向方法获得的测向精度有很大的差别,但相同的测向方法经过分析其工作原理和流程,进行一定的改良设计,将大大提高设备指标。

参考文献[1]Richard A.Poisel著.通信电子战系统导论.电子工业出版社,2003.[2]鲁道夫·格拉鲍著.无线电监视与电子战.1994.[3]姚富强.通信抗干扰工程与实践.电子工业出版社,2008.[4]冯小平,李鹏,杨绍全.通信对抗原理.西安电子科技大学出版社,2009.71-72.[5]陈建平等.超短基线、高精度时差测向接收机.电子对抗分会第十三届学术年会论文集.[6]刘建华.一种高性能的九阵元V/UHF长短基线干涉仪测向系统.情报/电子战技术文选,1994.个人简介李华龙,1976.10,工程硕士,中国电子科技集团第五十四研究所工作。

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