导言
跟着航空电子侦查技能的开展,机载测向体系以其效果规模大。侦测距离远。机动性强和可完结单机对地上貌标定位等长处,能够完结地上通讯电子战设备所不能完结的远距离。大区域作战使命,正越来越遭到国内外重视。可是在实践工程运用中,机载测向中面临着以下几个方面的问题。
(1)机载渠道可供布设天线阵列的有用空间。答应的天线阵元尺度和数量非常有限,不能运用大根底天线阵;一起飞机结构面多为弧面,这也约束了均匀圆形阵向低频段扩展的或许。本文考虑到飞机自身的结构特色是机身横向窄纵向长,为有用使用飞机机腹的空间,提出了均匀椭圆布阵的方式,经过仿真剖析了椭圆阵列孔径与波长之比对入射视点的估量功能影响。
(2)现代雷达体系,一般选用在方针雷达周围装备有源钓饵进行维护,这就要机载测向体系有高的分辩力,可是根据相位干涉仪的测向办法只能完结对单个信号的测向,而空间谱估量测向法能够完结对一个波束宽度内多个入射信号的来波方向估量,所以有用地进步空间谱估量办法在实践测向体系中的分辩力至关重要。
(3)在实践测向中天线阵列通道幅相失衡。天线阵元的互耦等会导致测向功能的下降,所以亟需选用有用的校对办法来改进测向功能。
本文要点研讨前两个方面的问题。
1 机载渠道测向天线阵规划
1.1 相关干涉仪测向技能
测向原理如下:在测向天线阵作业频率规模内和0~360°方向上,各按必定规则设点,一起在频率距离和方位距离上树立样本群,在测向时,将所得的数据和样本群进行相关运算和差值处理,以取得来波信号方向,能够完结宽频带规模内无含糊测向,对阵列的摆放方式没有特殊要求。
根据相位差拟合的相关干涉仪价值函数为:
式中:θ为观测相位差向量;θj为对应于(θ,φ)方向的相位差向量,使得ρj最大值所对应的原始相位样本值便是实践入射信号的方位。
1.2 测向天线阵规划及仿真
针对机载渠道的特色,给出了椭圆天线阵列摆放暗示,如图1所示。
设M个天线阵元均匀分布在一个椭圆圆周上,以几许中心为参考点,则阵列的方向向量a(θ)可表示为:
设a(θA),a(θB )是均匀椭圆阵列上的2个方向向量,则相关系数为:
仿真剖析1:
设椭圆阵孔径与波长之比(d λ)分别为12和14,信号入射方向为50°,5元均匀椭圆阵的相关系数图如图2所示。
可见,相关系数的最大值在方位角50°处。从仿真图2可得如下定论:d λ越大,主瓣越窄,方位丈量精度越高;去除测向含糊便是要求相关系数图的主瓣与副瓣的高度易于分辩。MUSIC算法其分辩力与阵列孔径成正比。也便是说当可使用的阵列孔径受限时,会影响到分辩力,但为了进步体系的分辩力而增大天线盘的孔径价值太大。所以要在不需要经过增大阵列的物理孔径来完结MUSIC算法的分辩力上下功夫。
2 MUSIC算法分辩才能
2.1 MUSIC算法原理及分辩功能
设有P个不相关窄带入射到M元远场线阵上,则阵列输出向量为:
式中:X(t)为M × 1维的阵列输出向量;A为M × P维的阵列流型,它是辐射信号入射角α和β的函数;S(t)为P × 1维的入射信号向量;N(t)为M × 1维的噪声向量。因为信号与噪声彼此独立,接纳数据的协方差矩阵为:
对R进行特征分化,P个大特征值对应的特征向量Us = [e1,e2 ,…,ep]张成信号子空间;M – P个小特征值对应的特征向量UN = [ep + 1,ep + 2 ,…,eM ]张成噪声子空间,两个子空间正交。在噪声子空间上投影为0的阵列流形所对应的方向便是信号的DOA,MUSIC算法经过查找式(6)的极大值点来取得辐射信号的DOA:
仿真剖析2:
天线阵列选用均匀的5元椭圆阵,信噪比为20 dB,快拍数为1 000,取三个辐射信号(45°,75°),(45°,78°),(38°,30°),仿真成果如图3所示。
仿真剖析2:
天线阵列选用均匀的5元椭圆阵,信噪比为20 dB,快拍数为1 000,取三个辐射信号(45°,75°),(45°,78°),(38°,30°),仿真成果如图3所示。
仿真剖析3:
天线盘孔径对MUSIC算法分辩力的影响。天线阵列方式选用均匀的5 元椭圆阵,取两个辐射信号分别为(45°,75°),(45°,78°),即两个入射角距离为3°,根据式(7)对不同孔径与波长比(d λ)条件下的分辩才能进行仿真,如图4所示。