程俊琦,郭 勇

（成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都，610059）

0 概述

干涉儀測(cè)向的思路是利用無(wú)線電信號(hào)在天線元間的相位關(guān)系（干涉相位差）來(lái)確定無(wú)線電信號(hào)的入射方向，因?yàn)槿肷涞臒o(wú)線電信號(hào)相對(duì)于天線陣的參考方向的方位與天線元間信號(hào)的相位分布有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如果知道了天線陣元間的干涉相位差，也就知道了無(wú)線電信號(hào)的入射方向。從嚴(yán)格的意義上說(shuō)，單信道接收機(jī)是無(wú)法直接求取一個(gè)信號(hào)在兩個(gè)陣元間的干涉相位差，在工程實(shí)現(xiàn)上，通常是將所有天線陣元按每?jī)蓛申囋獦?gòu)成一條基線，對(duì)每條基線的四個(gè)組合信號(hào)進(jìn)行接收、放大、變頻和數(shù)字化處理，將每條基線的兩陣元間的相位關(guān)系轉(zhuǎn)換幅度關(guān)系，再由幅度關(guān)系推算出每條基線兩陣元間的干涉相位差，最后通過(guò)相關(guān)算法求解出信號(hào)的入射方位角。

1 原理框圖

2 求解干涉相位差

假設(shè)有一個(gè)9元等間隔分布的圓天線陣.

假定采用如下微波組件：

① 900功分器是將一個(gè)輸入信號(hào)分成兩路輸出信號(hào)，兩路輸出信號(hào)幅度相等，相位差900。逆方向應(yīng)用就是900合成器。

② 1800功分器是將一個(gè)輸入信號(hào)分成兩路輸出信號(hào)，兩路輸出信號(hào)幅度相等，相位差1800。逆方向應(yīng)用就是1800合成器。

③ 00功分器是將一個(gè)輸入信號(hào)分成兩路輸出信號(hào)，兩路輸出信號(hào)幅度相等，相位差00。逆方向應(yīng)用就是00合成器。

④ KA1，KA2，KB1，KB2，KAB均為2選1電子開關(guān)。

A為E1信號(hào)幅度，B為E2信號(hào)幅度為E1和E2間的相位差，ω為信號(hào)角頻率。

E1和E2經(jīng)過(guò)900功分器后，各分成兩路信號(hào)，即：

由向量關(guān)系可知：

⑴ 當(dāng)各開關(guān)狀態(tài)分別為KA1-a，KA2-a，KB1-a，KB2-a，KAB-a時(shí)，輸出OUT信號(hào)為E1與E2兩路天線信號(hào)的合電平V1。

其模的平方：

⑵ 當(dāng)各開關(guān)狀態(tài)分別為KA1-a，KA2-b，KB1-a，KB2-b，KAB-b時(shí)，輸出OUT信號(hào)為E1與E2兩路天線信號(hào)的差電平V2。

其模的平方：

⑶當(dāng)各開關(guān)狀態(tài)分別為KA1-a，KA2-a，KB1-b，KB2-a，KAB-a時(shí)，輸出OUT信號(hào)為E1天線信號(hào)與E2天線信號(hào)移相900后的合電平V3。

其模的平方（注意非零正交矢量合成運(yùn)算）：

⑷當(dāng)各開關(guān)狀態(tài)分別為KA1-a，KA2-b，KB1-b，KB2-b，KAB-b時(shí)，輸出OUT信號(hào)為E1天線信號(hào)與E2天線信號(hào)移相900后的差電平V4。

其模的平方（注意非零正交矢量合成運(yùn)算）：

（3-06）-（3-07）可得 ：

（3-08）-（3-09）可得 ：

（3-11）÷（3-10）得到 ：

同理，可以得到9個(gè)天線元任意組合天線對(duì)的信號(hào)相位，9個(gè)陣元共有36個(gè)干涉相位差。在工程上，根據(jù)工作頻率通常選擇其中的8到18個(gè)干涉相位差就可以了，為便于以下討論，我們假設(shè)有8個(gè)相位差可供利用，這些相位對(duì)滿足非線性相關(guān)約束條件。

3 內(nèi)插法應(yīng)用

由于在原始相位樣本僅為有限個(gè)方位值，如果目標(biāo)的實(shí)際方位值在兩個(gè)先驗(yàn)方位值之間時(shí)，則可用曲線擬合法進(jìn)行插值運(yùn)算，以求得方位角的準(zhǔn)確值。

顯然，如果拋物線的頂點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)重合則基準(zhǔn)點(diǎn)本身就是被測(cè)信號(hào)的方位角的真實(shí)值。若拋物線的頂點(diǎn)位于兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間，由上式確定的就是被測(cè)信號(hào)方位角的真實(shí)值。測(cè)向頻率若在兩個(gè)先驗(yàn)基準(zhǔn)頻率之間時(shí)，則與最靠近的一個(gè)基準(zhǔn)頻率的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。