发布时间 : 星期日 文章第十一章 无线电测向技术更新完毕开始阅读93b057fe700abb68a982fbb0
在有背景干扰大量存在的条件下，如系统（特别是使用有源天线或宽放的系统）动态范围不大，干扰信号会通过交调和互调在测向信道中产生所谓失真干扰，如果失真干扰电平超过或明显超过高斯噪声电平，那就意味着实用测向灵敏度比系统测向灵敏度降低或明显降低。更甚者可能因一些信道被干扰阻塞而无法测向。 三、典型测向系统简介与性能比较
3.1 基于幅度测量的Adcock/Watson-watt测向系统 3.1.1 基本原理：
（1） Adcock天线：两个间开放置的垂直天线元，将其中一个反向180°后合成输出（差接），在间距d＜λ/2时有“8”字形方向图。这种差接二元阵，是英国人Adcock为克服环天线水平极化误差发明的天线形式，叫Adcock天线，用这种差接天线对构成的测向天线阵，通称Adcock天线阵。常用的是正交放置的两个Adcock天线（4元）阵，右图中天线N与S差接、e与w差接，对θ方向到达电波，若电场为E，天线有效高为h，则有UNS=UN－US=Ehej.πd cosθ/λ－Ehe－jπdsinθ/λ =j2Ehsin（πdcosθ/λ）
Uew=Ue－Uw=j2Ehsin（πdsinθ/λ） 显然，只有d/λ＜＜1时，两个差电压近似为： UNS≈j （2Ehπd /λ）cosθ=jkcosθ Uew≈jksinθ 式中K=2Ehπd/2
如果分别测量出UNS和Uew，就可求出方向θ： Uew/UNS=jksinθ/jkcosθ=tgθ θ=tg－1Uew/UNS 这里说明两点：
? 所解θ具有180°的模糊，实际系统中需另设中央天线实现定单向； ? 对4杆Adcock阵，须保证d＜0.4λmin，否则产生方向图失真造成的误差（惯称间隔误差）。多数系统中用8元阵代替4元阵，允许d≈λmin。 （2） watson-watt取向方法
用2部同样的接收机（幅相一致的双波道接收机）分别将UNS和Uew变频放大，其输出分别接到示波道垂直和水平偏转极上，可瞬时显示出电波方向θ，这种方法是watson和watt同时发明的，惯称watson-watt方法。
显然，Adcock/Watson-watt体制的含义就是使用Adcock天线阵和watson-watt
S W d N θ E
方法测向的一种典型幅度测量测向系统，虽然测向性能很差，但测向速度最快。 （3） 改进型Adcock/Watson-watt体制
使用电子角度计（射频预处理器），用一部接收机取代双波道接收机的自动测向方法，惯称“改进型”，电原理图如下：
AdcockUNSV0Vew cosω cosΩt sinΩt sinΩt CosθsinΩt sinωt
天线阵90°Sinω接收机 BP sinθcosΩt sinωt ∑ 从图上看UNS3sinΩt，Uew3cosΩt,中心天线电压V0放大并移相90°后，相加： Uz=UNSsinΩt+UewcosΩt+U0sinwt
=KcosθsinΩt sinwt+ KsinθcosΩt sinwt+ U0sinwt =U0[1+(K/U0)sin(Ωt+θ)]
这就等效心脏形图以角频Ω进行顺时针旋转，其相位移θ就是来波方向，就很容易通过与sinΩt比相测量出来。图中Bp是中心频率f=Ω/2π的窄带滤波器，其带宽一般取几赫兹，以提高测向灵敏度。 3．1．2 主要特点
（1） Adcock/Watson-watt系统历史上称自动视角测向机，通过示波管直接比较UNS和Uew，并以辐射线方式显示电波方向。这种体制造价昂贵，但最大优点是测向速度很快，理论上对几十微移的信号就可测向，在有同波干扰的情况下，有较好的分辨能力，可期同时测向。
（2） 改进型省略了昂贵的双波道接收机，并由于采用窄带滤波，灵敏度也有改善，但其损失了测向速度（最小时间为几秒）和抗同道干扰的能力；
（3） 原型和改进型都是典型的幅度测向体制，由于其孔径很小，不仅本机测向准确度低，在抗多径干扰能力方面也是最差的体制。 3．2 基于相位测量的多卜勒测向系统 3．2．1 基本原理：
对频率为ω0平面波，其相位因子为ej[w0t-(2πS /λ)]，其中S是离开幅射源的距离。若
一个全向天线沿半径R的圆周以角速度Ω=2πF均匀运动，以圆心为参考点时天线输出电压U(t)为：
U(t)=Acos[w0t-2πS/λ+2πR/λcosrcos(Ωt-θ)]
式中“θ”为电波相对正北的到达方位角，“r”为电波到达仰角。 输出电压U（t）的瞬时相位为：
φ（t）=w0t-2πS/λ+2πR/λcosrcos(Ωt-θ) 对θ取导时：
dφ（t）/dθ=2πR/λcosrsin(Ωt-θ)
说明天线沿圆周均匀旋转时，其相位的变化率是按正弦规律变化的：在Ωt-θ=0或180°时，变化率为0，在Ωt-θ=90时最大，且在Ωt-θ=0-180°区间符号为正，在Ωt-θ=270°时也最大，且在Ωt-θ=180-0°区间符号为负。
瞬时相位对时间取导，可求出瞬时角频率ω0和频率f（t）=ω0/2π。 W(t)= dφ（t）/ dt=w0-(2πRΩ/λ)cosrsin(Ωt-θ)
f(t)=f0(t)-(RΩ/λ) cosrsin(Ωt-θ)= f0(t)- △fmaxcosrsin(Ωt-θ)
这就是说，沿圆周运动的天线输出电压的频率f（t）在顺着电波方向运动时，频率变低，在迎着电波方向运动时频率变高，在垂直电波方向运动时，频率不变，这就是所说的多卜勒效应。载有多卜勒频率调制的信号 通过鉴频器并求出与基波sinΩt的相位差，就是来波方向。 3．2．2 补偿型多卜勒测向系统
上面介绍的多卜勒测向原理和模型，实现起来存在两大问题，一是难以实现沿圆周高速运动，二是对信号固有调频和接收机中频群延时特别敏感，故实际的多卜勒系统是采用均匀圆阵的补偿型测向系统，其原理图如下：
N元 均匀圆阵 N选一 开 关 测 向 接收机 f2 开关脉冲产 生 器 正弦信号 形 成 器 fs+Fm 参 考 接收机 BP1 f1 IFs+FM+f1 f1－f2+△fD 鉴频器 窄带BP IFs+FM+f2+△fD 相差测量 fs+FM+△fD n θ
? 采用均匀圆阵依次切换，模拟天线的机械运动。天线元必须为全向天线，两
相邻天线间距必须小于三分之一波长，这时两相邻天线间最大的相位差△φ不大于120°（留60°的相位裕度），天线转换时就产生多卜勒频移（△f=△φ/△t/2π）；
? 参考接收机的补偿作用。多卜勒测向体制在1965年之前就出现了，直到1985
年前，没得到广泛应用，原因是受通信信号固有调频影响严重，调谐不准也产生误差。R/S公司首先引入参考补偿信道，从图上标识可定性看出其作用，这不仅在很大程度上抵消了固有调频分量（与两接收机中频滤波器一致性有关），最后的低中频变为f1－f2＋△fD，这样就容易设计BP1，使中心频率为f1－f2，带宽能保证多卜勒频移频率△fD最大值通过即可。
3．2．3 补偿型多卜勒测向系统技术特点
（1） 是一种典型的通过相位徨测量（比较）实现测向的体制，具有中等测向灵敏度和测向准确度；
（2） 具有大信号捕获能力，也就是说当通道同时有两个信号存在时，较小的信号（强度低6dB以上）不明显影响对大信号测向准确度，这点要比Adcock/Watson-watt体制好许多；
（3） 对天线阵的限制是相邻阵元间距不能大于λ/3，但允许增多天线数目的方法使天线阵达到中孔径或大孔径，比如R/S公司前几年大量销售的PA055，20-200MHz为16元天线阵，直径为2.5m，天线孔径d/λ=0.166-1.66，200-1000MHz为32元天线阵，直径为1m，天线孔径d/λ=0.66-3.33，这就使在抗多径干扰方面比Adcock/Watson-watt方法有突出优势。 3.3 基于复数电压测量的相关干涉仪测向系统 3.3.1 基本原理
在远离辐射某一观察面上，设置一个由几个天线构成的天线阵列，尽管各天线可能有一些差别，并对电场有一定的扰动，但只要是稳定不变的，那么对一个确定频率，确定方位到达的电波，各天线元间输出一个确定的相对复电压数组，它们在 Q 复数平面上，就有一个确定的图案，如图示。如果在给定的 U3 U2 频率上对θ1θ2222θm222 θ
M-1
(θm=360m/M、m=0.1222M-1)
方位上的电波事先测量并存储M个复数组作标准库，那么在同样 UU1 4 频率上对未知方向电波按同样程序实时测得一个复数数组，并用
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