实验六 相位干涉仪测向技术

学 院 通信工程学院 专 业 信息对抗技术 指导教师 沈雷老师/孙闽红老师
学生姓名
邓斌
学 号
11073115
实验日期
2014.05.
实验六 相位干涉仪测向技术
一、实验目的
无线电测向和定位就是确定通信辐射源的来波方向和位置。

对通信信号的测向和定位是通信侦察对抗领域的一个重要且相对独立的技术领域。

干涉仪测向又称为相位法测向。

本实验主要目的为通过实验，了解并掌握通信测向中相位法测向的基本原理和方法。

二、实验原理
1、相位干涉仪测向原理
图 1
以单基线干涉仪测向为例，其电波到达相邻天线阵元形成的波程差如上图所示。

图中测向天线阵由两个阵元组成，假设辐射源与阵元相距很远，所以可认为辐射源发射到阵元1和2的信号平行。

假设阵元1和阵元2之间的间距为d ，来波方向与阵列法线方向的夹角为θ。

测向的实质是测量夹角θ。

阵元1和阵元2接收到的信号传播存在波程差，因而也存在相位差。

设阵元1接收信号为
20()()cos(2)r t s t E f t π==
则阵元2的接收信号为
102sin ()()cos(2)d r t s t E f t πθ
τπλ
=-=-
其中0/c f λ=为信号波长。

从上可以看出，信号传播距离差为θsin ⨯=∆d l ，则相位差为：
λθπϕ/sin 2⨯⨯=∆d
实际中d 、λ均已知，所以只要得到阵元1和2接收信号的相位差，便可以求出θ。

需要注意的是，为了避免相位模糊问题，常需要满足条件πϕ<∆，πλπϕ<⨯=∆/2max d ，即d 必须小于/2λ。

2、时域干涉仪测向方法
将12(),()r t r t 改写为复数形式得：
021()j f t r t Ee π= 0(2)2()j f t r t Ee πϕ-=
其中2sin /d ϕπθλ=。

对1()r t 取共轭得
02*1()j f t r t Ee π-=
将*1()r t 与2()r t 相乘得
*221()()j r t r t E e ϕ-=
对上式求相角，再乘以/2d λπ-可得
再对上式取反正弦，最后通过乘以0180/π转换为角度，可得到方向角的估计θ。

时域法测向的数学模型如下图所示：
图 2
3、频域干涉仪测向方法 对12(),()r t r t 分别作FFT 可得
10()()R E f f ωδ=-
20()()j R E f f e ϕωδ-=-
由相位谱计算公式
()
arctan
()
I Q R R ωϕω∠= 式中()I R ω与()I R ω分别为信号频谱的虚部与实部，可求出两阵元接收信号的相位差为
sin 2d
ϕλπθ=-
2121()()
arctan
arctan ()()
I I
Q Q R k R k R k R k ϕ=- 然后可采用前述相同的方法得到方向角的估计θ。

频域法测向的数学模型如下图所示：
E
cos(2E
图 3
三、Simulink 框图说明及参数设计:
A.模型框图:
图 4
其中Subsystem 如图 5
图 5
Subsystem1如图6
图6
B.参数设计
Bernoulli模块参数
图7
由于
2sin
d
πθ
ϕπ
λ
=<
得,2
d
λ
<
, 由
m
f
c
5
3
8
10
3
10
1
10
3
⨯
=
⨯
⨯
=
=
λ
,可取1
d m
=. 则:
Subsystem1 Gain的参数
2
/1.5
d
pi
π
λ
-=-
；同理Gain1，Gain4的参数为
1.5/
2
pi
d
λ
π
-=-
.
Gain3和Gain5的参数：180/pi
四、仿真数据处理，图表及得出相关结论
假设: 0160θ= ; 0245θ= .
①由图得时域测向结果 O =98.591θ , O
=99.442θ;
测向误差%03.06098.59601=-=O O O ε, %02.04599.44452=-=O
O
O ε;
②由图得频域测向结果O =04.601θ , O
=03.452θ;
测向误差%
07.060
60.04
-601==
O
O
O ε ,
%
07.045
45.03
-452==
O
O
O ε.。