旋转干涉仪解模糊方法研究及实现

　　0　引言

　　相位干涉仪测向技术具有精度高、实时性好等优点,被广泛应用于被动测向系统中。但该方法存在最大无模糊视角范围与测向精度之间的矛盾[1-2],基线越长,精度越高,但同时产生模糊。常用解模糊方法的基本原理是增加测向天线,用短基线解模糊,长基线保证测角精度,如长短基线[3]、虚拟基线、立体基线[4]等。文献[5]提出了一种利用多个相邻阵元之间的相位差以及它们的间距比进行多组解模糊的方法。文献[6]提出了一种新的被动雷达导引头中长基线无模糊干涉仪测角天线系统组成的设计方法,设计了一种5天线非对称布局形式,实现对测角模糊的消除。文献[7]提出了基于虚拟短基线依次解模糊的方法,并给出了天线阵的设计方法。但这些方法都需要采用多个天线通道,而且在被动雷达导引头口径受限的条件下,这些解模糊方法受到限制。根据干涉仪的原理提出了一种新的旋转相位干涉仪解模糊的方法,即通过基线的旋转和相位积分实现解模糊。

　　1　旋转相位干涉仪原理

　　1.1　单基线相位干涉仪原理

　　相位干涉仪测向是通过比较间距一定的两天线所接收到的同一信号的相位差来确定目标的角坐标的,如图1。入射信号到达两个天线的相位差为:

　　式中:为全相位(可以大于2π);L为两天线间的距离;θ为目标与视轴的夹角;λ为辐射源的信号波长。对式(1)进行变换,可以得到:

　　式中:φ为鉴相器的输出相位(-π≤φ≤π);n为模糊数。由式(2)可以看出,当入射角θ一定时,两天线间距离越大,模糊数n越大,即相位出现模糊的周期数越多;只有当n =0时,位不会出现模糊。因为相位差是以2π为周期的,也就是说当的范围超出2π时,相位就会出现多值模糊,导致无法分辨真正的入射角θ。

　　1.2　旋转相位干涉仪解模糊原理

　　在宽频带时,天线间距离L要远大于λ/2,此时就会出现相位模糊。但通过基线的旋转[8]可以解决这些问题。旋转相位干涉仪是通过天线盘绕轴线的旋转(如图2),使鉴相器给出的相位差积分后按余弦规律变化,进而判断极值求出式(1)中的,实现解模糊的方法。

　　设基线的旋转角速度为ωr,入射信号的方位角为φfw,以图2为参考,两天线按逆时针方向旋转,则在旋转过程中,两天线间的相位差随之变化,该相位差满足:

　　(3)

　　式中的max为两天线间无模糊的相位差,当θ一定时,天线的旋转可以使相位差(t)按照余弦曲线变化。

　　但通过数字鉴相器后相位差被限定在(-π,π)范围内,相位变化曲线如图3,所以根据鉴相器的输出不能直接得到max,需采用数字积分器对相位差进行积分并求取极值,最终计算出max。