【正文】 ??????????????????????????????????????????2s in2s inc o s22s in2s inc o s231132112??????????????????RR () 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 對(duì) ψ12和 ψ13分別進(jìn)行和差運(yùn)算，得到 ? ?? ? ????????????????????????????????2c o ss i nc o s2s i n42s i nc o sc o s2s i n412131213??????????????????RRDS () 其中 ,ψS和 ψD 設(shè) μ是 ξ在陣列平面上的投影，即 μ=ξx+jξy，根據(jù)式 ()有 μ=cosυ(cosθ+jsinθ) =cosυ[cos(θ－ ω)+jsin(θ－ ω)](cosω+jsinω)() 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 令 μ′=cos(θ－ ω)+jsin(θ－ ω)，由式 ()可得到 μ′的估計(jì)為 ????????????????????????????2c o s2s in4j2s in2s in4 ???????????RR?j?39。下面簡(jiǎn)單介紹一 設(shè)構(gòu)成基線組的三個(gè)陣元分布在半徑為 R的圓周上，以圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系如圖 。經(jīng)過鑒相得到 6個(gè)輸出信號(hào)為 sin 1,cos 1,sin 2,cos 2,sin 3,cos 3。 l越長(zhǎng)，測(cè)向精度越高，但無模糊測(cè)角范圍越小。進(jìn)行角度變換，得到測(cè)向輸出為 ?????????????????????????l??UU?CSπ2a r c s i n a r c t a n ???? () 由于鑒相器的無模糊相位檢測(cè)范圍為［－ π,π］，因此單基線干涉儀的無模糊測(cè)角范圍［－ θmax， θmax］為 ???????l2a r c s i nm a x ??() 對(duì)式 ()求微分，可以得到測(cè)角誤差的關(guān)系如下： 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 ?????????????????????????t a nΔc o sπ2ΔΔΔs inπ2Δc o sπ2Δ2lll() 由上式可見：測(cè)角誤差主要來源于相位誤差 Δ 和頻率不穩(wěn)定誤差 Δλ，誤差大小與到達(dá)角 θ有關(guān)。相位干涉儀的最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)是單 在原理上相位干涉儀可以實(shí)現(xiàn)快速測(cè)向。天線陣輸出的和信號(hào)為 )()) c o s ((2 c o ss inπc o sc o sc o sπc o s)) c o s ((2 )()()()()(00EWNS????????????,CttAddttAtUtUtUtUtU????????????????????????????() 注意到，當(dāng)且僅當(dāng)滿足 0c o ss i nπc o sc o sc o sπc o s)( ??????????????? ????????dd,C() 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 或者 0)4πc o s (c o sπ22c o s)4πc o sc o sπ22c o s2 ???????????????????? ??????d(d或者 時(shí)，和信號(hào)的正交項(xiàng) UΣ⊥ (t)=2A(t)sin(ωt+υ0) C(α,β)與兩個(gè)差信號(hào)同相，它們的乘積分別為 22??d? ?? ? ??????????????c o ss inπ)(2)(2c o s1)(2)(c o sc o sπ)(2)(2c o s1)(2)(02EW02SNd,CttAtVd,CttAtV??????() 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 經(jīng)過低通濾波后，輸出信號(hào)為 可以求得 α和 β分別為 ? ?? ? ??????????c o ss i nπ)()(2)(c o sc o sπ)()(2)(2EW2SNd,CtAtWd,CtAtW?? () ?????????)()(a r c t a nSNEWtWtW?? ? ? ?? ? ? ? ??????????????????222SN2EW)()()(π)()(a r c c o stUtUtAdtWtW??() () 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 傳統(tǒng)的沃森 瓦特測(cè)向采用 CRT顯示到達(dá)角。沃森 瓦特測(cè)向法具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用多信道 (三信道 )，也可以采用單信 處理等微電子技術(shù)，使設(shè)備的功能更強(qiáng)，性能更高，得到廣泛的應(yīng)用，其構(gòu)成框圖如圖 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 圖 沃森 瓦特測(cè)向設(shè)備組成 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 下面以四天線陣 (愛德柯克， Adcok)為例，說明沃森 瓦特測(cè)向的基本原理。 ?????????????????＋－22ssFFR() () 2238631e)( r.F ???－?第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 其中 ,θr是半功率波束寬度。 每個(gè)天線分別對(duì)應(yīng)一個(gè)接收通道，接收通道由射頻放大、檢波、放大等組成。這種方法主要 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 單脈沖相鄰比幅法使用 N個(gè)相同方向圖函數(shù)的天線，均勻分布到 360176。角度測(cè)量方差為 ? ? )(21)(21? 212211 ??????? ????????E () ? ? ? ? ? ? ? ????? ?????? DDDD 212121? 21 () 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 設(shè)檢測(cè)門限對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平為 A(最大增益電平的一半 )，噪聲電壓均方根為 σn，天線波束的公稱值為 ，將噪聲電壓換算成角度誤差的均方根值，即 rA?? ?? ?NSAD rrn///Δ 21 ????? ? ???() 其中 , ，即測(cè)角方差為 NSAn??? ?)/(2/Δ2NSAD rrn ???? ??() 可見，最大幅度法的測(cè)角誤差與波束寬度的平方成正比， 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 最大幅度法的角度分辨率主要取決于測(cè)向天線的波束寬度，而波束寬度與天線口徑 d有關(guān)。 )(21 21 ??? ???() 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 測(cè)角系統(tǒng)的隨機(jī)誤差主要來自系統(tǒng)噪聲。振幅法測(cè)向方法有最大幅度法、相鄰比 1. 最大幅度法測(cè)向的基本原理是，利用波束寬度為 θr的窄波束偵察天線，以一定的速度在測(cè)角范圍 ΩAOA內(nèi)連續(xù)搜索，當(dāng)收到的通信信號(hào)最強(qiáng)時(shí)，偵察天線波束指向就是通信輻射源信號(hào)的到達(dá)方向角。 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 可以將前面討論的偶極子天線、喇叭天線、螺旋天線等單個(gè)天線元組合起來，形成各種天線陣列，實(shí)現(xiàn)相控陣天線和各種測(cè)向天線。連接到短小尺寸天線輸出端口 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 的放大器可以對(duì)天線收集的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，使得信號(hào)功率 增加，提高有源天線輸出信號(hào)功率，獲得一定的增益。這類天線具有極好的增益和方向性性能，在高頻范圍獲得了廣泛的應(yīng)用。喇叭天線的結(jié)構(gòu)和輻射特性示意圖如圖 。 左右。其最大增益約為 6dBi，天線有效面積 Ae≈4λ2/(4π) 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 圖 對(duì)數(shù)周期天線結(jié)構(gòu)和輻射特性示意圖 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 螺旋天線由繞成多匝的線圈構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7所示。對(duì)數(shù)周期天線由數(shù)個(gè)不同長(zhǎng)度的偶極子天線組成，各陣子的間距與天線工作頻率成對(duì)數(shù)關(guān)系，使得對(duì)數(shù)天線可以覆蓋很快的頻率范圍，甚至可以得到 10∶ 1。 相移，再送入相加器相加或相減，產(chǎn)生各向同性輸出，其結(jié)構(gòu)如圖 5所示。一般情況下，環(huán)的半徑比波長(zhǎng)小得多。其俯仰方向?yàn)槿颍?360176。如果單極子天線安裝在地面，則需要保證良好的接地，否則會(huì)影響其輻射性能。以上有效，俯仰方向的 3dB波束寬度接近 45176。 注意，上述給出的天線方向圖形狀是假設(shè)天線是垂直于地面放置。 ，水平方向的 3dB波束寬度為 360176。 天線的方向圖與其物理尺寸有關(guān)。通信對(duì)抗系統(tǒng)中經(jīng)常使用全向天線，因?yàn)槭孪炔⒉恢滥繕?biāo)信號(hào)在哪個(gè)方向輻射，因此假定目標(biāo)可能出現(xiàn)在任何方向。不計(jì)損耗，天線獲取的能量 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 為 PR=PdAe () 其中 ,Pd是天線周圍的電磁信號(hào)的功率密度。當(dāng)天線的阻抗與其負(fù)載或者源的阻抗匹配時(shí)，其駐波比最小，得到的輻射效率最高并且實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。本節(jié)簡(jiǎn)要介紹在通信偵察系統(tǒng)中常用的一些天線單元及其基本特點(diǎn)。在某些情況下，也可以采用一個(gè)單元天線完成測(cè)向任務(wù)。在一般情況下，天線工作在一個(gè)相對(duì)較窄的頻帶內(nèi)，因此可采用多副天線。測(cè)向或定位誤差與靈敏度直接相關(guān)，在表示測(cè)向或定位靈敏度指標(biāo)時(shí)，必須 (7)測(cè)向方式。對(duì)一部寬頻段工作的測(cè)向或定位設(shè)備而言，測(cè)向或定位靈敏度不能用某一個(gè)數(shù)值來表示，至少在不同的子頻段內(nèi)，靈敏度是不同的。一般測(cè) 向或定位設(shè)備的處理器對(duì)接收機(jī)輸出的中頻信號(hào)需要通過采樣完成模 /數(shù)變換，而后進(jìn)行處理運(yùn)算。例如對(duì)場(chǎng)地的大小、平坦度、周圍的障礙物 (山林、高樓、鐵塔、高壓線網(wǎng)等 )和無關(guān)輻射源等都會(huì)提出一定的要求。 (～1176。測(cè)向和定位誤差包括測(cè)向和定位準(zhǔn)確度、測(cè)向和定位精度等指標(biāo)。測(cè)向范圍是指通信測(cè)向和定位系統(tǒng)的可測(cè)向的空域范圍。 本節(jié)主要討論測(cè)向和定位設(shè)備在電性能方面的主要指標(biāo)。 (5)空間譜估計(jì)測(cè)向技術(shù)。根據(jù)測(cè)向天線陣列各陣元之間的相位差，測(cè)定來波到達(dá)方向的方法稱為相位法測(cè)向。 測(cè)向處理部分的具體工作原理和工作過程因測(cè)向設(shè)備的不 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 通信測(cè)向和定位系統(tǒng)的分類比較復(fù)雜，它可以按照工作頻段、運(yùn)載平臺(tái)和工作原理等進(jìn)行分類。其基本組成如圖 測(cè)向天線接收空間的電磁信號(hào)，在少數(shù)情況下，測(cè)向天線由單個(gè)天線構(gòu)成。第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 測(cè)向與定位概述 測(cè)向天線 振幅法測(cè)向 相位法測(cè)向 相關(guān)干涉儀測(cè)向 多普勒測(cè)向 到達(dá)時(shí)差測(cè)向 空間譜估計(jì)測(cè)向 通信輻射源定位 習(xí)題 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 無線電測(cè)向和定位就是確定通信輻射源的來波方向和位置。 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 測(cè)向與定位概述 通信測(cè)向系統(tǒng)包括測(cè)向天線、接收機(jī)、處理器、控制器和顯示器等設(shè)備。它的另一功能是控制測(cè)向設(shè)備各組成部分 (測(cè)向天線、接收機(jī)、測(cè)向處理顯示器、輸出接口等 )協(xié)調(diào)工作，例如測(cè)向天線的陣元轉(zhuǎn)換、接收機(jī)本振及信道的控制、測(cè)向工作方式的選擇、測(cè)向速度及其他工作參數(shù)的設(shè)置、測(cè)向設(shè)備的校準(zhǔn)以及測(cè)向結(jié)果的輸出等均由測(cè)向處理控制顯示單元來控制。 (2)相位法測(cè)向。根據(jù)測(cè)得的來波信號(hào)到達(dá)測(cè)向天線陣列中兩個(gè)或兩個(gè)以上不同位置的陣元的時(shí)間差來測(cè)定來波到達(dá)方向的方法稱為到達(dá)時(shí)間差測(cè)向，簡(jiǎn)稱時(shí)差測(cè)向。后來，隨著各種測(cè)向和定位技術(shù)的開發(fā)及利用，時(shí)差定位、多普勒頻移定位、測(cè)向和頻差以及時(shí)差和頻差 第 3章 通信信號(hào)的測(cè)向與定位 測(cè)向和定位設(shè)備在電性能、物理性能、環(huán)境和使用要求及