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自适应单脉冲天线角度估计算法研究(5)

时间:2017-04-22 16:57来源:毕业论文
2.3 单脉冲基础 单脉冲是通过比较在两个或更多天线波束内同时接收到的信号[17] ,来获得目标角度位置信息的一项雷达技术。它的优点是具有更高的测量


2.3    单脉冲基础
单脉冲是通过比较在两个或更多天线波束内同时接收到的信号[17] ,来获得目标角度位置信息的一项雷达技术。它的优点是具有更高的测量效率,更高的数据率,基本上无目标闪烁效应并减小了易干扰性。它利用几个独立接收支路来同时接收目标的回波信号,然后再将这些信号的参数加以比较(比幅或比相),从中获取角误差信息。
如果连续发送信号的目标回波保持恒定,通过比较在小偏移下回波信号的大小可以得到精确的角测量结果。然而在实际应用中,在不同的脉冲之间的回波起伏是非常大的,因此回波信号恒定的假设是不现实的。单脉冲技术的基本思想是比较回波信号在两个独立波束投影的大小 ,回波信号的投影取决与波达角。因此,取决于波达角的 的幅度和相位是不同的。但是,由于雷达本身因素引起的幅度和相位在 上大致是一样的,这些因素包括目标距离,RCS,媒介损耗。如果以比例形式表示,两电压中相同的部分互相抵消,而与角度相关部分保留,表示为:
下面主要对和差波束的单脉冲比特性进行研究。
图 2 2具有和差波束的单脉冲天线
假定两个波束的方向性函数完全相同,设为 ,两波束接收到的信号电压振幅为 、 ,并且到达和差比较器∑端时保持不变,两波束相对天线轴线的偏角为 ,则对于 方向的目标,和信号的振幅为:
         (式2.16)
式中, 为接收和波束方向性函数,与发射和波束的方向性函数完全相同, 为比例系数,它与雷达参数、目标距离、目标特性等因素有关。
在和差比较器的 (差)端,两信号反相相加,输出差信号,设为 。若到达 端的两信号用 、 表示,它们的振幅仍为 、 ,但相位相反,因此差信号的振幅为:
式中, ,及和差比较器。
图 2 3单脉冲波束形成网络
在图 2 3中,单脉冲技术应用于线阵。其中 是各阵元的接收数据,包括目标回波信号,干扰信号和热噪声。通过把接收到的各阵元数据加权形成和差波束,如下所示:
         (式2.19)中 是和波束权矢量,它是实偶对称的。 是虚奇对称的差波束权矢量。 为各阵元的接收信号矢量。
上标 代表共轭转置。在低旁瓣天线设计中,经常使用泰勒(Taylor)权和贝里斯(Bayliss)权和波束权与差波束权。
天线的方向图是在目标位置 的复分布。对于线阵来说,天线的方向图可以由天线的权系数(如 )、阵元数 、天线阵元间的距离 和频率 或波长 来确定。比如,在位置 的导向矢量为:
其中 。天线的波束方向图可以用 表示为:
和波束方向图 是在视轴方向( )有最大值得实偶幅度函数。差波束方向图 是实奇函数,它在视轴方向( )的幅度0。如图 2 4所示。
 图 2 4 单脉冲天线方向图图 2 5 单脉冲比曲线2.4    传统单脉冲角度估计
传统单脉冲角度估计算法是根据回波信号来提取目标角度信息的。可以将传统单脉冲测角法分为两种基本方法:振幅测角法和相位测角法。此外,除了上述两种基本的测角方法外,还有将两种方法合成的振幅-相位测角法,也得到了应用。目前,实际上应用最广的单脉冲测角方法主要有四种:振幅-振幅式,相位-相位式,振幅和-差式及相位和-差式。这里限于篇幅,只简单介绍振幅测角法和相位测角法。
用于估计角度的典型单脉冲系统由两个不同的天线组成,要么是两者相距 (相位单脉冲),或是两者在同一相位中心但相差一个角度 (振幅单脉冲)。它们的输出相加后得到和波束,相减后得到差波束。如图 2 6所示 自适应单脉冲天线角度估计算法研究(5):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_5485.html
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