一种新型的宽角范围单脉冲测向方法

开关实现 ６。这种将时间作为第 四维设计变量引入传统天线 ， 以对天线阵各个单元在时间维实现加权控制 的天 线阵， 也 常常被 称 之为 时间调 制 天线 阵 卜１ ０ Ｊ 。单 向运 动 相 位 中心 天 线 阵 则 属 于 时 间调 制 天线 阵 中的 一种 。因
此， 单 向运动相 位 中心天 线 阵可利 用 时间加 权部 分或 完全代 替 对天线 激励 的幅度加 权和相 位加 权 ， 具 有简 化馈 电 结构 、 降低 天线 造价 等优 点 ， 且 可 以实 现低 ／ 超低 副瓣 ， 波束 赋形 等功 能 。 同时 ， 由于时 间调 制作 用 ， 单 向运 动相位 中心天线 阵会 在 中心频 点两 侧形 成 多个辐 射边 带 ， 通 过控 制这 些边 带 的辐射可 以实现许 多独 特的 系统性能 。 文 中将单 向运 动相 位 中心天 线 阵与单 脉 冲测 向技 术 相融合 ， 并 应用 比相 法实 现对来 波信 号 的测 向 ， 从 而 大幅
天线 阵的新型的宽角范 围单脉冲测 向方法 。利用运动相位 中心天线 阵能够产生 不同边带 、 不同指 向的多波束的特
性， 在不 同方 向上 同时利用 和差 比相测 角方 法对 来波方 向进行 测 向， 从而达 到覆盖较 宽测 向空域范 围的 目的。数 值仿真结果表 明， 方法在保 留测 向精度的前 提下能够达到传统单脉冲天线测 向范 围的 ４倍 以上 。 关 键 词： 信号与信息处理 ； 单脉冲测向 ； 多波束 ； 天线阵 ； 运动相位 中心
度拓展了测向范围。数值仿真计算表明 ， 采用 ８ 单元线阵可 以实现 １ ２ ０ 度测向范围的覆盖。首先对单向运动相 位 中心 天线 阵和 比相法单 脉 冲测 向原 理作 简要 概述 。其 次 ， 详 细 叙述 了这 种基 于单 向运动 相位 中心 天线 阵 的单
脉 冲测 向方法 的基 本原 理 。最后 ， 通 过数值 仿 真实验 验证 了该 方法 的有 效性 。相对 于传 统单脉 冲测 向方法 ， 方法 具有 测 向精度 高 ， 测角 范 围广 的优 点 ， 提高 了单 脉 冲系统应 对大 空域 多信 号 的能力 。
天线方 向图 因此 形成 一个 窄 的和波 束 与多个 深零 点 、 高零 点斜 率 的差 波束 ， 而对 信号 来波 方 向的测 向范 围也 因此 受 限于相应 天线 法 向和差 波束 附 近很 窄 的范 围 ， 由此 限制 了测 向 的角 度 范 围。反之 ， 若单 脉 冲天线或 天线 阵 的和 差 波束 较 宽 ， 虽 具有 较宽 的测 向角 度范 围 ， 但 天线 增益 较低 ， 测 向精度 也 由此受 到影 响 。随着航 天 、 电子战 等领域 的飞速 发展 ， 测 向精 度高 、 测 向角范 围宽 的新 型单 脉 冲测 向技 术 具有 迫切 的应用 需求 。 另一 方面 ， 早在 ２ ０ 世纪 ８ ０年 代提 出的单 向运动 相位 中心 天线 阵 ， 其 特点 表现 为在各 个边带 上 具有不 同 的和 差方 向 图形式 ５。天线 阵 的相位 中心 运动 可采 用对 每个 天线单 元 作 时 间调 制 的方式 实 现 ， 即采 用 高速 射频 调 制
文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ — １ ７ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ ． ０ ６ ２ ７ — ０ ４
一
种 新 型 的 宽 角 范 围单 ຫໍສະໝຸດ Baidu 冲 测 向 方 法
杨 敬 尧
（ 成 都七 中， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ４ １ ）
摘要 ： 针对传统单脉 冲测 向方法 中测 向精度 与测 向范 围间难 以相互兼顾 的缺点 ， 提 出一种基 于运动相 位 中心
文 献标 志 码 ： Ａ 中 图分 类 号 ： ＴＮ ７ ８
０ 引 言
单脉冲测向技术作为一种传统 的雷达测角技术 ， 具有运算量小、 简单可靠 、 抗干扰能力强、 数据率高等优点 ， 在雷 达 、 通信 、 导航 、 测控 等领 域具 有非 常广 泛 的应用 。单 脉 冲测 向根 据所 用天 线 的相位 中心是 否重 合 ， 大致 可分 成比幅法单脉冲和比相法单脉冲两类＿ １ Ｉ ４ ］ 。为提高测 向精度 ， 常常要求单脉冲天线或天线阵具有较高的增益 ，
第２ ８卷第 ６期
２ ０ １ ３年 １ ２月
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报
Ｖｏ １ ． ２ ８ Ｎｏ． ６
Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ３
Ｊ ＯＵＲ ＮＡ Ｌ ＯＦ Ｃ Ｈ ＥＮ ＧＤ Ｕ ＵＮＩ Ｖ ＥＲ Ｓ Ｉ ＴＹ ＯＦ Ｉ ＮＦ ＯＲ ＭＡ ＴＩ Ｏ Ｎ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯ Ｌ Ｏ ＧＹ
１ 基 本 原 理
１ ． １ 单 向运 动相 位 中心天 线 阵
考 虑一个 阵 元数 目为 Ｎ 的一维 线 阵列 ， 阵列法 线平 行 于 Ｚ 轴上， 阵元为各 向同性点 源 。假 设 其 中有 Ｍ 个 连 续 的单 元构 成子 阵列 的相位 中心 作从 左至 右 、 周 而 复始 的高速 单 向运动 ， 结构 框 图如 图 １ 所示 。来 波信号 被天线
阵各个 单元 接 收后 ， 先 由高 速射 频开 关进 行周 期性 的时 间调制 ， 并模 拟 实现 子阵列 相位 中心 的高速 运动 （ 约 －０ ． ６
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ９ — ２ ９
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第２ ８卷
倍光 速 ） 。高速运 动 的子阵列 天线所 接 收的信号 具有 多个 边带 分量 ， 可产 生不 同的合差 波 束对 ， 再 通 过微 波 合路 器输 出信 号 。高速射 频开关 的导 通与关 闭 由控制 电路控 制 ， 可 采用 复杂可 编程逻 辑器 件 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ实 现 。 由天线 阵 的阵 因子表 达式 结 合射 频 高 速 开关 的调 制作 用 ， 单 向 运 动相位 中一 ｔ ２ ， 天线 阵的远 区辐射 场可表 示为 ｌ ６ Ｊ ：