相位干涉仪测向

相位干涉仪测向

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一、 题目要求

使用Simulink 模拟构建一个相位测向系统, 构造两个有时延的到来信号，对其进行捕获，分别在时域和频域上对接收的信号进行方向估计，并评估侧向效果。

二、 实验方案及公式推导 A. 公式推导

图 1

信号为0()cos(2)s t E f t π=,则如图 1所示天线长为d,信号方向与参考方向夹角为θ 设2点的接收信号为20()()cos(2)r t s t E f t π== (1) 则1点的接收信号为102sin ()()cos(2)d r t s t E f t πθ

τπλ

=-=- (2)

其中0

c

f λ=

为信号波长 ①时域测向

将12(),()r t r t 改写为复数形式得 022()j f t r t Ee π= (3) 021()j f t r t Ee πϕ-= (4) 其中2sin d πθ

ϕλ

=-

对(3)式取共轭得, 02*2()j f t r t Ee π-= (5) (4)式与(5)式相乘得, *212()()j r t r t E e ϕ-= (6)

对(6)式求相角,乘以2d λπ-得, sin 2d

ϕλθπ= (7) 取反正弦,乘以0

180π

,求出θ

②频域测向

将(3)、(4)作FFT 得, 20()()R w E f f δ=- (8)

10()()j R w E f f e ϕδ-=- (9)

由公式 ()

arctan

()

I Q R k R k θ= 求出 2121()()

arctan arctan ()()

I I Q Q R k R k R k R k ϕ=- (10) 同① ,可求出θ

B.方案论述

一、伯努利二进制码流经BPSK 产生2()r t 二、产生12()()j r t r t e ϕ-= 三、①时域法:*12()()r t r t 取出ϕ

②频域法：对12(),()r t r t 作FFT,求出相位差ϕ 四、根据ϕ的值对应求出θ

三、Simulink 框图说明及参数设计:

依据方案的设计,建立Simulink 仿真模型

A.框图模块说明:

相乘器

相加器

二进制数据流 高斯白噪声信道

实现快速傅立叶变换实现运算功能

求信号实部虚部由实部虚部合成信号

Buffer缓存求信号相角作arctan运算

B.模型框图:

图 2

其中Subsystem如图 3

图 3

Subsystem1如图 4

图 4

四、仿真数据处理，图表及得出相关结论

参数设计:

Bernoulli 模块参数

图 5 由于2sin d πθ

ϕπλ

=

<得,2d λ

<, 由8

8

03103110

c m f λ⨯===⨯,可取1

d m = 则 Subsystem1 Gain 的参数2/1.5d

pi πλ

-

=- 同理Gain1，Gain4的参数为 1.5/2pi d

λ

π-

=-

图 6 图 7 假设0160θ= 0245θ= 实验结果:

图 8 图 9

由图得时域测向结果 0159.85θ= 0244.91θ=

测向误差00106059.850.25%60ε-=

= 00

20

4544.910.2%45ε-== 由图得频域测向结果 0159.26θ= 0244.59θ=

测向误差00106059.26 1.233%60ε-=

= 00

10

4544.590.911%45ε-== 五、实验总结

通过本次实验我们得出，在接收到的两个信号波的到达相对距离（天线长）小于信号波长一

半的情况下，即无相位模糊时，利用相位干涉法可分别通过时域和频率域对到来信号进行方向估计，其结果能够反映实际情况。