本發(fā)明屬于無線電監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種改進(jìn)的相關(guān)干涉儀鑒相方法。

背景技術(shù)：

對電磁波信號輻射源方向的測量在軍用和民用領(lǐng)域都具有十分重要的意義。信號測向的方法較多，從原理上可劃分為兩大類：振幅法測向和相位法測向。其中，相位法一般較振幅法有較高的測向精度。普通的相位法測向一般存在測向范圍受限(通常測向范圍在±60°范圍內(nèi))和相位模糊的問題。雖然可采用長短基線匹配和虛擬陣元技術(shù)予以解決，但會(huì)增加算法的復(fù)雜程度，傳播數(shù)據(jù)容易匹配錯(cuò)誤。

利用相關(guān)干涉儀進(jìn)行測向，相關(guān)干涉儀利用天線陣列的多個(gè)相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，避免了誤差的傳播。之所以稱為相關(guān)干涉儀，其含義是比較，即通過比較獲取的入射波相分布與事先已存的各方位、各頻率來波相位分布的相似性來得到入射波方向。單信道相關(guān)干涉儀測向技術(shù)基于相位干涉原理，運(yùn)用多陣元天線接收電磁波信號分別與參考陣元間進(jìn)行鑒相，形成多個(gè)相位差，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)，以確定來波方向。這種測向技術(shù)的精度較高，可以覆蓋全方位，且只需一個(gè)信道即可完成測向。

相關(guān)干涉儀已經(jīng)在民用的無線電監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用，例如羅德施瓦茨的ddf205，與采用幅度比較法的測向機(jī)相比，ddf205的測向精度明顯高出很多，能達(dá)到itu推薦標(biāo)準(zhǔn)的a級測向精度。ddf205采用9天線圓陣設(shè)計(jì)，天線單元數(shù)量較多，抗反射能力較強(qiáng)。即使反射波比率占50％，測向機(jī)照樣能夠提供穩(wěn)定的方位測量。

如圖1所示，羅德與施瓦茨采用傳統(tǒng)的鑒相技術(shù)實(shí)現(xiàn)單個(gè)接收機(jī)對兩個(gè)天線單元的接收信號相角φ進(jìn)行測量。一個(gè)信號通過四步移相(0°/90°/180°/270°)送入積分器，然后在每種情況下將得到的信號結(jié)果與另一個(gè)信號進(jìn)行合成。在每次移相之后，接收機(jī)對合成的信號幅度進(jìn)行測量，將4個(gè)幅度值(a1/a2/a3/a4)的結(jié)果代入計(jì)算公式：

即可得到兩個(gè)信號間的相角，天線的所有單元都會(huì)進(jìn)行上述的計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提出一種改進(jìn)的相關(guān)干涉儀鑒相方法，應(yīng)用于相關(guān)干涉儀對電磁波到達(dá)角的測量。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種改進(jìn)的相關(guān)干涉儀鑒相方法，具體實(shí)施步驟如下：

(1)參考通道通過天線1接收空間射頻信號，經(jīng)過接收模塊的放大、濾波、下變頻后輸出中頻信號ifr；

(2)對參考通道的中頻信號ifr進(jìn)行對數(shù)檢波；

(3)輔助通道利用電子開關(guān)在時(shí)間上依次選通天線2-9，并接入接收模塊，經(jīng)過放大、濾波、下變頻后輸出中頻信號

(4)輔助通道的中頻信號經(jīng)90度移相，與原始中頻信號形成正交的兩路中頻信號和

(5)將輔助通道的正交兩路中頻信號和分別與參考通道的中頻信號ifr進(jìn)行鑒相，獲得通道間信號的相位差向量

(6)信號處理板對相位差向量進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并進(jìn)行象限解模糊；

(7)對天線2-9通道重復(fù)(2)～(6)的處理步驟8次，獲得測量值，并通過信號處理板的外部接口發(fā)送至上位機(jī)；

(8)上位機(jī)將測量值與樣本庫中的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，獲得相關(guān)系數(shù)譜，并從譜中搜索峰值從而得到信號到達(dá)角；

(9)通過信號處理板控制接收機(jī)內(nèi)本振頻率的變化，對所關(guān)注的頻段內(nèi)各頻點(diǎn)進(jìn)行掃頻處理，重復(fù)上述(1)～(8)的處理步驟，從而獲得監(jiān)測頻段內(nèi)的無線電頻譜及輻射源到達(dá)角。

有益效果：本發(fā)明提出的改進(jìn)方法，通過正交鑒相獲得兩通道內(nèi)信號相位差的四象限復(fù)數(shù)向量，無需0°、90°、180°、270°依次移相切換和求反正切，大大簡化了傳統(tǒng)的鑒相方法，同時(shí)也縮短了信號到達(dá)角測量時(shí)間。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)的鑒相方法；

圖2是相關(guān)干涉儀總體框圖；

圖3是改進(jìn)的正交鑒相方法；

圖4是正交鑒相器相位-電壓響應(yīng)曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。

如圖2所示是本發(fā)明所述的相關(guān)干涉儀總體框圖，為9天線單元，呈圓陣排列。天線1為參考天線，天線2～9通道分別與參考天線進(jìn)行正交鑒相。

相關(guān)干涉儀包括接收機(jī)、信號處理板和顯控軟件；接收機(jī)包含接收模塊、鑒相器和移相模塊，接收模塊可進(jìn)行放大、濾波、下變頻；信號處理板包含電子開關(guān)控制單元、采集模塊和相位去模糊模塊；顯控軟件包含數(shù)據(jù)接收模塊、樣本庫和處理模塊。

如圖3所示是本發(fā)明所示的改進(jìn)的相關(guān)干涉儀鑒相方法，具體實(shí)施步驟如下：

(1)參考通道通過天線1接收空間射頻信號，經(jīng)過接收模塊的放大、濾波、下變頻后輸出中頻信號ifr；

(2)參考通道的中頻信號ifr進(jìn)行對數(shù)檢波，獲得視頻，用于某監(jiān)測頻點(diǎn)上信號強(qiáng)度的估計(jì)；

(3)輔助通道利用電子開關(guān)在時(shí)間上依次選通天線2-9，并接入接收模塊，同樣經(jīng)過放大、濾波、下變頻后輸出中頻信號電子開關(guān)由信號處理板控制單元控制；

(4)輔助通道的中頻信號經(jīng)過90度移相后，與原始中頻信號形成正交的兩路中頻信號和用于后續(xù)的解象限模糊處理；

(5)將輔助通道的正交兩路中頻信號和分別與參考通道的中頻信號ifr進(jìn)行鑒相，獲得通道間信號的相位差向量和的取值范圍均為[0，180]；

(6)信號處理板對相位差向量進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并進(jìn)行象限解模糊，象限解模糊采用最小二乘方法：

其中，φ為與相位差值一一對應(yīng)的i、q通道鑒相理論向量值。

如圖4所示是正交鑒相器相位-電壓響應(yīng)曲線。

(7)對天線2-9通道重復(fù)(2)～(6)的處理步驟8次，獲得測量值復(fù)數(shù)相位差矢量，并通過信號處理板的外部接口發(fā)送至上位機(jī)；

(8)上位機(jī)將測量值與樣本庫中的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，獲得相關(guān)系數(shù)譜，并從譜中搜索峰值從而得到信號到達(dá)角；

(9)通過信號處理板控制接收機(jī)內(nèi)本振頻率的變化，對所關(guān)注的頻段內(nèi)各頻點(diǎn)進(jìn)行掃頻處理，重復(fù)上述(1)～(8)的處理步驟，從而獲得監(jiān)測頻段內(nèi)的無線電頻譜及輻射源到達(dá)角。

與傳統(tǒng)的相關(guān)干涉儀中的鑒相方法相比，只需進(jìn)行一次移相，并采用專用的鑒相電路進(jìn)行正交鑒相，可獲得更大的動(dòng)態(tài)范圍。鑒相以后再進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，可使用較低速率數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)方法簡單，能大大縮短信號到達(dá)角測量時(shí)間。鑒相結(jié)果用電壓幅值表示，且與通道間的相位差呈線性關(guān)系，鑒相分辨率可達(dá)到10mv/deg。