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数字化干涉仪测角技术

2018-01-30丁孝永

宇航计测技术 2017年5期
关键词:信号

丁孝永 童 琼

(北京无线电计量测试研究所,北京 100039)

1引言

干涉仪测角技术具有测角范围宽、精度高、适应信号能力强、校准方便等优点,是无线电测角的重要技术之一,可将其延伸为瞬时测频技术,在无线测角领域有广泛的应用[1]。传统的干涉仪测角通常采用模拟器件,其鉴相精度由于受到器件限制普遍不高,数字式干涉仪测角采用了数字鉴相技术,较模拟器件而言,鉴相精度得到大大提高,从而提高干涉仪测角的性能。

2 相位干涉仪测角原理

干涉仪测角原理如图1所示,信号从与天线视轴夹角为θ的方向入射到天线A、E两端,电磁波达到两个天线的波程差为Dsin(θ),则由波程差引起的相位差为:

不考虑接受信道对信号的附加相移,则两个信号最后经过鉴相器就可以测出这个相位差Φ,进而可以通过角度变换得到目标信号的到达方位θ。传统的鉴相器采用模拟器件,精度差,数字干涉仪鉴相算法基于中频信号处理,相比模拟器件而言提高鉴相精度。本文采用时域数字鉴相算法。

设相邻天线接收到的信号经过解析变换后A路信号为s(t)、E路信号为s(t+τ),其中:

式中:f0——信号载频。

A路信号和E路信号的共轭相乘得:

式中:*——取共轭;Φ——相邻通道的相位差。

通过一定时间的相位累积N,可以得到精确的相位差信息。其中解析信号为Φ的离散表示为:

式中:N——信号采样点数。

对信号进行累积平均,通常直接求angle[Φ(n)],再求其平均值,如果采样为2048个点,则需分别求2048次的angle()值,然后进行平均,此方法运算量较大,通常工程上采用向量累积平均,只需要做N次向量加法,做一次angle()运算就可以了,即:

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