干涉仪体制天线结构、辐射源极化参数测量及极化域信号增强方法技术

技术编号:18912698 阅读:22 留言:0更新日期:2018-09-12 02:41
本发明专利技术提供了一种干涉仪体制天线结构、辐射源极化参数测量及极化域信号增强方法,基于双基线干涉仪体制,包括三个正交极化天线,每个正交极化天线作为一个整体,将三个正交极化天线布置成长短基线的阵列;所述每个正交极化天线包括水平和垂直极化的两个子天线;所述两个子天线除极化方式不同外其他特性一致,并且安装时相位中心重合,使得正交极化的两个子天线的输出即为入射电磁波的水平和垂直极化分量,且与信号的入射角度无关,便于获取入射电磁信号的极化信息,形成对辐射源特征更为完善的极化域参数描述。

Interferometer system antenna structure, radiation source polarization parameter measurement and polarization domain signal enhancement method

The present invention provides an interferometer system antenna structure, polarization parameter measurement of radiation source and signal enhancement method in polarization domain. Based on the double baseline interferometer system, it comprises three orthogonal polarization antennas, each of which is an integral whole, three orthogonal polarization antennas are arranged in an array with a short baseline; each of which is a double baseline interferometer system. Orthogonally polarized antennas include two subantennas with horizontal and vertical polarization; the two subantennas have the same characteristics except for different polarization modes, and the phase centers coincide when they are mounted, so that the outputs of the two subantennas with orthogonally polarized are the horizontal and vertical polarization components of the incident electromagnetic wave and have no angle of incidence of the signal. It is convenient to obtain the polarization information of the incident electromagnetic signal and form a more perfect description of the polarization parameters of the radiation source.

【技术实现步骤摘要】
干涉仪体制天线结构、辐射源极化参数测量及极化域信号增强方法
本专利技术涉及一种干涉仪体制天线结构、辐射源极化参数测量及极化域信号增强方法,涉及阵列信号处理领域的参数测量技术。
技术介绍
现有的辐射源参数测量方法是通过在时域确定辐射信号的出现和维持时间,在频域提取辐射源的频率及调制信息,在空域提取辐射源到达角度信息实现。图1给出了一种典型的传统辐射源参数测量方法,该方法采用双基线干涉仪体制,将三个极化一致天线布置成长短基线的阵列,通过对接收信号的放大滤波和AD转换,获取三个天线数字化后的信号,然后利用某个天线的数字信号在时域和频域内分析信号的特征,最后采用双基线干涉仪完成三个接收天线的相位比较,获得辐射源的空域到达角度。不难发现,类似于图1中的传统辐射源参数提取方法存在如下问题:由于未知辐射源的极化信息,当入射信号的极化方式与接收天线的极化方式不匹配时,接收天线感应到的入射信号分量将非常小甚至根本无法感应,从而造成后续提取信号时域、频域和空域的参数精度降低或者根本无法提取。随着电磁环境的日益复杂和恶劣,辐射源信号特征也变得极为复杂。某些辐射源,如雷达等,其时域信息(脉冲重复周期,脉冲宽度等),频域信息(如工作频率和调制方式等)可在很大的范围内随机变化,因此传统的通过测量时、频域参数来描述辐射源的特征局限性日趋明显。信号的极化特性也反应了辐射源的一种固有性质,这种性质与辐射源时域、频域和空域信息没有直接联系。如果可测量出辐射源的极化信息,对辐射源的描述就可从传统的时域、频域和空域扩展到极化域,更有利于对辐射源的分析和识别。而传统的辐射源参数测量技术无法获取极化信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种干涉仪体制天线结构,具有便于实现对辐射源极化参数的测量的特点;本专利技术还提供了一种辐射源极化参数测量方法,具有能够实现对辐射源极化参数的测量的特点;本专利技术还提供了一种极化域信号增强方法,具有能够增强接收天线极化域信号的特点。本专利技术采用的技术方案如下:根据本专利技术提供的一种干涉仪体制天线结构,基于双基线干涉仪体制,其特征在于:包括三个正交极化天线,每个正交极化天线作为一个整体,将三个正交极化天线布置成长短基线的阵列;所述每个正交极化天线包括水平和垂直极化的两个子天线;所述两个子天线除极化方式不同外其他特性一致,并且安装时相位中心重合,使得正交极化的两个子天线的输出即为入射电磁波的水平和垂直极化分量,且与信号的入射角度无关。基于上述干涉仪体制天线结构的辐射源极化参数测量方法,设第i个正交极化天线的水平、垂直极化子天线经过放大滤波和AD处理后的信号复包络为sih(t)和siv(t),对sih(t)和siv(t)做快速傅里叶变换,提取两路信号中心频率处的幅度和相位并表示为和则根据极化参数的定义,入射信号的极化参数可表示成:其中,i=1,2,3;t表示时间;E表示幅度;e为自然数;j为复数形式;为相位;|·|表示取复数的模长,∠(·)表示取复数的幅角,γ是极化参数中的极化幅度角,它代表任意极化的入射信号在水平和垂直两个正交极化分量上投影的幅度差异,η是极化参数中的极化相位角,它代表任意极化的入射信号在水平和垂直两个正交极化分量上投影的相位差异;典型地,如果γ∈[0°90°],η=0°代表入射信号是线极化,其水平和垂直两个正交极化分量仅有幅度差异而没有相位差异;γ=45°,η=90°代表入射信号是圆极化,其水平和垂直两个正交极化分量幅度相同,相位相差90°。基于上述辐射源极化参数测量方法的极化域信号增强方法,定义第i个正交极化天线的极化响应为:可按如下方式对第i个正交极化天线做极化域信号增强:si(t)=whsih(t)+wvsiv(t),i=1,2,3其中极化信号增强的系数wh和wv可按如下方式选择:w=[whwv]H其中,E{·}表示求数学期望,H代表共轭转置,T代表转置。与现有技术相比,引入正交极化天线,可获取入射电磁信号的极化信息,形成对辐射源特征更为完善的极化域参数描述;基于正交极化天线接收信号,利用Capon波束形成理论对两路极化的输出信号进行极化域增强,提高了接收信号的信噪比;无论入射信号为何种极化,都可保证极化合成高质量的信号,进而后续参数测量的精度将得以保证。附图说明图1为传统双基线干涉仪体制的辐射源参数测量原理结构示意图。图2为本专利技术基于极化域信号增强的辐射源参数测量原理结构示意图。图3为水平极化子天线接收信号复包络实部。图4为垂直极化子天线接收信号复包络实部。图5为本专利技术其中一实施例中目标线极化入射,极化幅度角测量结果。图6为本专利技术其中一实施例中正交极化天线1极化合成增强后信号复包络实部。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图2所示,一种干涉仪体制天线结构,基于双基线干涉仪体制,包括三个正交极化天线,每个正交极化天线作为一个整体,将三个正交极化天线布置成长短基线的阵列;所述每个正交极化天线包括水平和垂直极化的两个子天线;所述两个子天线除极化方式不同外其他特性一致,并且安装时相位中心重合,使得正交极化的两个子天线的输出即为入射电磁波的水平和垂直极化分量,且与信号的入射角度无关。和传统干涉仪体制的天线选择形式不同,本专利技术采用了一种正交极化天线;引入正交极化天线,可获取入射电磁信号的极化信息,形成对辐射源特征更为完善的极化域参数描述。针对传统辐射源参数测量技术无法提取辐射源的极化信息且当接收天线与入射信号极化失配时辐射源参数测量精度低甚至失效的问题,本专利技术提出的干涉仪体制天线结构便于在极化域测量辐射源的极化参数,然后通过极化域的信号增强技术,提高测量辐射源传统时域、频域和空域参数的准确性,从而实现对辐射源特征更为完善和精确地描述。在完成对三个正交极化天线输出信号的放大滤波和AD转换后,基于上述干涉仪体制天线结构的辐射源极化参数测量方法,设第i个正交极化天线的水平、垂直极化子天线经过放大滤波和AD处理后的信号复包络为sih(t)和siv(t),对sih(t)和siv(t)做快速傅里叶变换,提取两路信号中心频率处的幅度和相位并表示为和则根据极化参数的定义,入射信号的极化参数可表示成:其中,i=1,2,3;t表示时间;E表示幅度;e为自然数;j为复数形式;为相位;|·|表示取复数的模长,∠(·)表示取复数的幅角,γ是极化参数中的极化幅度角,它代表任意极化的入射信号在水平和垂直两个正交极化分量上投影的幅度差异,η是极化参数中的极化相位角,它代表任意极化的入射信号在水平和垂直两个正交极化分量上投影的相位差异;典型地,如果γ∈[0°90°],η=0°代表入射信号是线极化,其水平和垂直两个正交极化分量仅有幅度差异而没有相位差异;γ=45°,η=90°代表入射信号是圆极化,其水平和垂直两个正交极化分量幅度相同,相位相差90°。本专利技术采用了正交极化天线接收信号,利用Capon波束形成理论对两路极化的输出信号进行本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种干涉仪体制天线结构,基于双基线干涉仪体制,其特征在于:包括三个正交极化天线,每个正交极化天线作为一个整体,将三个正交极化天线布置成长短基线的阵列;所述每个正交极化天线包括水平和垂直极化的两个子天线;所述两个子天线除极化方式不同外其他特性一致,并且安装时相位中心重合,使得正交极化的两个子天线的输出即为入射电磁波的水平和垂直极化分量,且与信号的入射角度无关。

【技术特征摘要】
1.一种干涉仪体制天线结构,基于双基线干涉仪体制,其特征在于:包括三个正交极化天线,每个正交极化天线作为一个整体,将三个正交极化天线布置成长短基线的阵列;所述每个正交极化天线包括水平和垂直极化的两个子天线;所述两个子天线除极化方式不同外其他特性一致,并且安装时相位中心重合,使得正交极化的两个子天线的输出即为入射电磁波的水平和垂直极化分量,且与信号的入射角度无关。2.基于权利要求1所述干涉仪体制天线结构的辐射源极化参数测量方法,设第i个正交极化天线的水平、垂直极化子天线经过放大滤波和AD处理后的信号复包络为sih(t)和siv(t),对sih(t)和siv(t)做快速傅里叶变换,提取两路信号中心频率处的幅度和相位并表示为和则根据极化参数的定义,入射信号的极化参数可表示成:其中,i=1,2,3;t表示时间;E表示幅度;e为自然数;j为复数形式;为相位;|·|表示取复数的模长...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋景飞武震李昀豪杨小慧
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第二十九研究所
类型:发明
国别省市:四川,51

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