程俊琦,郭 勇

（成都理工大学信息科学与技术学院，四川成都，610059）

0 概述

干涉仪测向的思路是利用无线电信号在天线元间的相位关系（干涉相位差）来确定无线电信号的入射方向，因为入射的无线电信号相对于天线阵的参考方向的方位与天线元间信号的相位分布有一一对应的关系，如果知道了天线阵元间的干涉相位差，也就知道了无线电信号的入射方向。从严格的意义上说，单信道接收机是无法直接求取一个信号在两个阵元间的干涉相位差，在工程实现上，通常是将所有天线阵元按每两两阵元构成一条基线，对每条基线的四个组合信号进行接收、放大、变频和数字化处理，将每条基线的两阵元间的相位关系转换幅度关系，再由幅度关系推算出每条基线两阵元间的干涉相位差，最后通过相关算法求解出信号的入射方位角。

1 原理框图

2 求解干涉相位差

假设有一个9元等间隔分布的圆天线阵.

假定采用如下微波组件：

① 900功分器是将一个输入信号分成两路输出信号，两路输出信号幅度相等，相位差900。逆方向应用就是900合成器。

② 1800功分器是将一个输入信号分成两路输出信号，两路输出信号幅度相等，相位差1800。逆方向应用就是1800合成器。

③ 00功分器是将一个输入信号分成两路输出信号，两路输出信号幅度相等，相位差00。逆方向应用就是00合成器。

④ KA1，KA2，KB1，KB2，KAB均为2选1电子开关。

A为E1信号幅度，B为E2信号幅度为E1和E2间的相位差，ω为信号角频率。

E1和E2经过900功分器后，各分成两路信号，即：

由向量关系可知：

⑴ 当各开关状态分别为KA1-a，KA2-a，KB1-a，KB2-a，KAB-a时，输出OUT信号为E1与E2两路天线信号的合电平V1。

其模的平方：

⑵ 当各开关状态分别为KA1-a，KA2-b，KB1-a，KB2-b，KAB-b时，输出OUT信号为E1与E2两路天线信号的差电平V2。

其模的平方：

⑶当各开关状态分别为KA1-a，KA2-a，KB1-b，KB2-a，KAB-a时，输出OUT信号为E1天线信号与E2天线信号移相900后的合电平V3。

其模的平方（注意非零正交矢量合成运算）：

⑷当各开关状态分别为KA1-a，KA2-b，KB1-b，KB2-b，KAB-b时，输出OUT信号为E1天线信号与E2天线信号移相900后的差电平V4。

其模的平方（注意非零正交矢量合成运算）：

（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个天线元任意组合天线对的信号相位，9个阵元共有36个干涉相位差。在工程上，根据工作频率通常选择其中的8到18个干涉相位差就可以了，为便于以下讨论，我们假设有8个相位差可供利用，这些相位对满足非线性相关约束条件。

3 内插法应用

由于在原始相位样本仅为有限个方位值，如果目标的实际方位值在两个先验方位值之间时，则可用曲线拟合法进行插值运算，以求得方位角的准确值。

显然，如果抛物线的顶点与基准点重合则基准点本身就是被测信号的方位角的真实值。若抛物线的顶点位于两个基准点之间，由上式确定的就是被测信号方位角的真实值。测向频率若在两个先验基准频率之间时，则与最靠近的一个基准频率的数据进行相关运算。