干涉儀技術(shù)與寬帶測(cè)向系統(tǒng)研究.pdf

1、干涉儀是一種發(fā)展較為成熟的測(cè)向體制，它利用不同入射波到達(dá)天線陣時(shí)，空間上各測(cè)向陣元接收到的相位不同，從而陣元間相位差不同，測(cè)定這個(gè)相位差即可確定來(lái)波方向。相關(guān)干涉儀是干涉儀技術(shù)的其中一種，它利用將實(shí)測(cè)相位差同已有樣本庫(kù)作比較的方法來(lái)獲得信號(hào)的角度信息，省去了直接計(jì)算的麻煩。相關(guān)干涉儀是近年來(lái)興起的測(cè)向技術(shù)，在國(guó)際電信聯(lián)合會(huì)編寫的頻譜檢測(cè)手冊(cè)中，它屬于高精度測(cè)向體制。
　　 隨著寬帶通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)寬帶信號(hào)入射角度的測(cè)量與跟

2、蹤已變的越來(lái)越重要。干涉儀測(cè)向以其抗干擾性能強(qiáng)、測(cè)向準(zhǔn)確度與靈敏度高，測(cè)向可測(cè)仰角、對(duì)極化誤差不敏感等特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種寬帶通信或雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)中。特別是相關(guān)干涉儀，以其測(cè)向速度快、精度高的特點(diǎn)，已成為當(dāng)前主流寬帶高速測(cè)向系統(tǒng)的核心測(cè)向技術(shù)。以相關(guān)干涉儀為主，輔以其它測(cè)向體制，可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶內(nèi)多信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析與跟蹤。
　　 本文圍繞寬帶干涉儀測(cè)向?yàn)橹行模敿?xì)介紹相位干涉儀和相關(guān)干涉儀。主要包括其系統(tǒng)構(gòu)成、算法原理與系統(tǒng)

3、測(cè)向精度分析。
　　 首先以一維單基線干涉儀為例，介紹了相位干涉儀系統(tǒng)的測(cè)向原理。通過(guò)對(duì)推導(dǎo)過(guò)程的分析，引出了其存在的兩大問(wèn)題，即“鏡像模糊”與“相位模糊”。為克服這些問(wèn)題，文章給出了二維多基線測(cè)向系統(tǒng)，再配合相關(guān)的解相位模糊算法即可獲得正確入射角度。以二維多基線測(cè)向系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用長(zhǎng)短基線解模糊，再加上FFT技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)寬帶相位干涉儀測(cè)向系統(tǒng)。
　　 測(cè)向系統(tǒng)的測(cè)向精度跟很多因素都有關(guān)系，要獲得理想的測(cè)向效果，就需要弄

4、清這些因素對(duì)測(cè)向精度的影響。文章推導(dǎo)了入射角度、短基線長(zhǎng)度、長(zhǎng)基線長(zhǎng)度、信噪比、陣元位置、系統(tǒng)誤差等因素對(duì)相位干涉儀測(cè)向系統(tǒng)精度的影響。其中長(zhǎng)基線與信噪比的關(guān)系是以大量獨(dú)立實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行曲線擬合后的函數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行推導(dǎo)而來(lái)，陣元位置的影響則借助極大似然估計(jì)法估計(jì)出隨機(jī)入射信號(hào)的角度的方向余弦均方誤差而來(lái)。
　　 寬帶相關(guān)干涉儀是本文的重點(diǎn)內(nèi)容。文中隨后詳細(xì)介紹了相關(guān)干涉儀測(cè)向原理，并結(jié)合信道化技術(shù)給出了基于信道化結(jié)構(gòu)的寬帶相關(guān)干涉儀

5、測(cè)向算法。針對(duì)直接相關(guān)運(yùn)算在某些頻域范圍內(nèi)無(wú)法測(cè)向俯仰角的問(wèn)題，文章給出了基于差向量1范數(shù)的改進(jìn)算法。最后利用之前相位干涉儀的誤差模型，結(jié)合信道化對(duì)信噪比的影響，推導(dǎo)出了天線孔徑、陣元數(shù)、信噪比以及信道數(shù)與測(cè)向精度的關(guān)系式。
　　 文章最后以筆者親自參與研制的基于相關(guān)干涉儀的高速寬帶測(cè)向系統(tǒng)為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的基本原理與軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。而后以固定頻率模式為例，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的工作流程。針對(duì)測(cè)向時(shí)間這個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，文章提出