宽带信号多通道干涉仪测向解模糊方法研究

　　1　引言

　　宽带、超宽带雷达信号具有目标分辨力高,抗干扰能力强等优点,在雷达技术中得到越来越广泛的运用。宽带多通道相位干涉仪可以实现单脉冲测向,具有瞬时带宽宽、瞬时视角大、测向速度快、测向精度高、解模糊能力强等特点,在无源侦察系统中广泛应用。虽然针对特定的宽带信号形式如线性调频信号、相位编码信号等,可以对信号采样数据进行预处理,实现频率聚焦[1-2],然后应用窄带信号干涉法测向,但这些方法均要求已知信号类型。文献[3]提出了一种基于子频带分解的宽带信号干涉测向方法,算法简单、精确,并且没有对信号类型提出要求。然而,文献[3]并未给出在实际应用中相位干涉仪所面临的通道间相位差模糊问题的解决办法。本文针对宽带信号的子频带分解测向算法,推导了一种简单的宽带信号多通道干涉仪解模糊方法。这种方法具有较小的运算量,而且正确解模糊对信噪比的要求比较低。

　　2　干涉仪测向体制及其相位差模糊问题

　　相位干涉仪测向原理如图1所示,A、B是两个接收通道,D为天线间距,θ为信号到达角。对于单频信号,当其符合远场条件时,到达两通道时的相位差为

　　通过模拟鉴相器或者数字鉴相法测算出相位差ΦAB,即可得到波达角

　　由于相位差直接测算值在主值区间[-π,π)内,当D>λ/2时,相位差就可能出现模糊问题,即Φ_AB=AB+2kπ，Φ_AB是测量出的相位差主值,k是模糊整数。为了覆盖瞬时带宽,追求大视角测向和高精度,基线长度较长,通常相位差的模糊问题不可避免。

　　针对单基线测向的相位模糊问题,近年来提出了许多解模糊方法,如长短基线法、参差基线法、虚拟基线法、立体基线法等[4]。但从这些解模糊方法的原理可以看出,每一次只能针对一个单频信号的相位差值解模糊,且正确解模糊对信号的信噪比有一定的要求。对于宽带雷达信号,由于信号的能量分布在相应的频带上,在信号频带的任一频率点上只有部分能量,所以应用传统的窄带测向法将引起精度的下降。文献[3]提出的子频带分解方法是把宽带信号看成是一系列单频信号的组合,对各单频信号分别测向,再施以加权得到精确的信号到达角。但如果宽带信号频带内的子信号较多,且功率较小,仍然采用传统的多基线解模糊方法对各子信号单独解模糊,将带来较大的运算量,正确解模糊概率也得不到保证。

　　3　宽带信号解模糊方法

　　本文推导出一种简单的宽带信号解模糊方法,只需在功率最大的子信号处利用一次传统的多基线解模糊方法(以参差基线解模糊方法为例),因此解模糊正确率较高,在其余子信号处则利用它们之间的频率关系来解模糊。