一种旋转式相位干涉仪测角系统研究

　　引言

　　反辐射雷达导引头(Passive　Radar　Seeker，PRS)的基本功能是对目标辐射源进行角度测量，而相位干涉仪测向技术是较常采用的一种角度测量方法，其基本原理是通过鉴别不同天线接收到的平面电磁波信号的相位差，通过角度变换计算出目标辐射源的视线角。相位干涉仪测角所面临的基本问题是难以同时满足不模糊测角范围和测角精度的要求，解决的办法通常采用长、短基线干涉仪测角系统，利用长基线干涉仪保证较高的测角精度，利用短基线干涉仪保证较大的 不模糊 角度范围[1]。

　　旋转式相位干涉仪角跟踪系统能够较好地解决这个问题，能够只利用一对测向天线实现对目标的空间定向，并在保证测角精度的基础上实现大的不模糊测角范围。由于只用一对测向天线就能够满足测角要求，因此能够方便地与红外系统复合，从而组成多模复合探测系统[2]。

　　本文在讨论旋转式相位干涉仪基本测角原理的基础上进行了仿真研究，并针对可变延迟线对系统测角性能的影响进行分析，提出了一种数字化解决方案。

　　1旋转式相位干涉仪测角

　　旋转式相位十涉仪实质上是采用时延跟踪环路形成电子角度跟踪系统.使角度信息转换为弹体旋转频率的交流幅度与相位信息。时延跟踪系统还使得相位十涉仪牢牢捕获一个日标.保证被动雷达系统锁定在正确的波瓣上。旋转弹体相位十涉仪的原理框图如图1所示。

　　如图1所示，干涉仪系统测向天线由2个天线组成，天线1接收到的信号首先进行固定时间延迟T1，之后进行90°移相;天线2接收到的信号进行可变延迟T1+T2，然后两个信号进行相乘和放大，并在限幅积分器中进行积分处理。限幅积分器的输出信号与目标视线角度成比例，能够用来控制弹上陀螺仪对准接收到的雷达信号方向，使导弹驾驶仪引导导弹到目标。同时，限幅积分器的输出通过延迟线控制器控制可变延迟线，从而形成一个内部环路，这个环路能够对天线探测到的信号之间的相位差作出响应。数字可变延迟线、乘法器、放大器、限幅积分器和延迟线控制器共同组成了相位干涉仪的内环电路，实际上也是一个时延锁定回路，其组成框图如图2所示。

　　图2中的乘法器实际是一个相位比较装置，用于检测输入信号间的相位差，并将其转化为误差电压。放大器和限幅积分器为低通滤波器，用于滤除高次谐波和因乘法器非线性产生的组合频率分量及其他干扰分量，保证环路稳定性。可以证明，积分器输出具有如下表示形式：

　　因此，两个天线的时延差变成限幅积分器输出信号的幅度，这样就解决了测角模糊问题。可以看出，限幅积分器的输出为一正弦信号，其频率等于弹体旋转频率，其幅值受到天线间最大时延差调制。因此，通过测量限幅积分器输出信号的幅值就能得到天线间的最大时延差αmax，之后经过反正弦计算可以求得视线角θ。