一种二维干涉仪测向系统技术方案

本发明专利技术公开了一种二维干涉仪测向系统，包括天线，其特征在于，所述天线包括：基板；测向天线阵：包括多个方位和俯仰测向天线单元，所述多个方位和俯仰测向天线单元呈现L型或十字型二维参差布阵，方位和俯仰测向天线单元间距按照优化设计值的间距布阵；匿影天线单元：1个，用于空间辐射信号相参收集；瞬时测频天线单元：1个，用于快速频域截获目标，向测频接收机提供频率引导信息；每个测向天线单元、匿影天线单元、瞬时测频天线与基板之间均通过定位螺钉进行固定和安装。本发明专利技术的二维干涉仪测向系统，解模糊角度范围比传统的解模糊角度范围宽，实现±90°无模糊测角，提高系统测向稳定性。

A direction finding system of two-dimensional interferometer

【技术实现步骤摘要】
一种二维干涉仪测向系统
本专利技术涉及微波信号的干涉仪测向领域，特别涉及一种优化设计的二维干涉仪测向系统。
技术介绍
本专利技术涉及干涉仪测向领域，特别涉及一种优化设计的二维干涉仪测向系统。目前，干涉仪测向技术由于其测向精度高、算法简单、体积小及瞬时覆盖空域宽等优点是无源探测系统中很重要的测向技术方法，并在现代军事及民用技术中得到了广泛的应用。虽然其具有以上优点但干涉仪测向系统在工程应用过程中存在以下问题。一是解模糊角度范围窄限制其应用，传统的解模糊角度范围一般为±45°，信号从超出解模糊角度范围进入将导致系统测向结果将出现严重错误，影响正常信号的测量；二是传统干涉仪测向系统没有考虑后向入射信号引起的测向模糊，在后向有大信号存在时将影响干涉仪正常测向；三是传统干涉仪在考虑一定工程相位误差后宽频带内(如3倍频)在较大测角范围保持全部95％以上解模糊成功概率较难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：如何扩大干涉仪测向系统的解模糊角度范围，以提高测向精度。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种二维干涉仪测向系统，包括：天线，所述天线包括：基板；测向天线阵：包括多个方位和俯仰测向天线单元，所述多个方位和俯仰测向天线单元呈现L型或十字型二维参差布阵，方位和俯仰测向天线单元间距按照优化设计值的间距布阵；匿影天线单元：1个，用于空间辐射信号相参收集；瞬时测频天线单元：1个，用于快速频域截获目标，向测频接收机提供频率引导信息；每个测向天线单元、匿影天线单元、瞬时测频天线与基板之间均通过定位螺钉进行固定和安装。本专利技术的有益效果是：(1)解模糊角度范围比传统的解模糊角度范围宽，实现±90°无模糊测角，提高系统测向稳定性；(2)通过采用后向匿影天线剔除了后向异常大信号对正常来波信号测向的影响，比传统干涉仪测向系统抗干扰性能更强；(3)通过优化设计干涉仪基线，实现宽频带内(如3倍频)在较大测角范围保持全部95％以上解模糊成功概率，同时解模糊算法采用一种改进的参差解模糊算法，较传统干涉仪技术更加先进，即使是四基线解模糊也只需一次循环即可快速完成所有基线相位解模糊，解模糊速度更加稳定快速。附图说明图1为二维干涉仪测向系统结构及连接关系图；图2为单通道射频接收分系统原理图；图3为本专利技术的伺服转台的结构示意图；图4本专利技术的天线阵元布阵图；图5本专利技术二维干涉仪测向系统的工作原理框图；图6本专利技术不同信噪比下解模糊概率图；图7本专利技术不同信噪比下测向精度图；图8本系统改进的参差解模糊算法实现流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一种二维干涉仪测向系统，包括：天线，所述天线包括：基板；测向天线阵：包括多个方位和俯仰测向天线单元，所述多个方位和俯仰测向天线单元呈现L型或十字型二维参差布阵，方位和俯仰测向天线单元间距按照优化设计值的间距布阵；匿影天线单元：1个，用于空间辐射信号相参收集；瞬时测频天线单元：1个，用于快速频域截获目标，向测频接收机提供频率引导信息；每个测向天线单元、匿影天线单元、瞬时测频天线与基板之间均通过定位螺钉进行固定和安装。基线是指两个天测向天线单元的连线，在同一维度中，以任意一个测向天线单元为基准，与其它测向天线单元分别连线，形成多条基线。进一步地，所述测向天线阵为十字型，所述测向天线单元可以为9个，包括2个维度，每一维度包括5个测向天线单元，形成4条基线，所述四条基线的长度的优化设计值分别为：K1λfmax、K2λfmax、K3λfmax、K4λfmax，其中,K1、K2、K3、K4分别为系数一、系数二、系数三、系数四，λfmax为干涉仪测向系统工作最高频对应的波长，四条基线的长度的实际值与设计值的误差小于1mm。系数一K1＝8.1781，系数二K2＝12.4817，系数三K3＝19.6198，系数四K4＝25.3468。本专利技术的二维干涉仪测向系统中，当工作频率在6-18GHz，测向天线单元可采用工作在6-18GHz的平面螺旋天线；射频接收分系统：用于实现对测向天线阵接收的射频信号的变频、高灵敏度数字接收和多通道采集。包括：1.单比特瞬时测频接收机，用于实现信号频域的快速截获并可以引导干涉仪进行快速测向，瞬时测频天线通过射频电缆与单比特瞬时测频接收机互联；也可以在天线后端连接一个低噪声放大器，低噪声放大器再连接单比特瞬时测频接收机，瞬时测频天线集成在测向天线阵上，单比特瞬时测频接收机和低噪声放大器集成安装在射频接收分系统中。单比特瞬时测频接收机可采用2-18GHz的货架产品单比特瞬时测频接收机。2.一个或多个射频接收通道，每个射频接收通道包括限幅器、滤波器、低噪声放大、频综、混频器、功分、开关及AD采集板卡，本专利技术的二维干涉仪测向系统共设置有10个射频接收通道和1个瞬时测频接收通道，单通道射频接收原理图如图2所示。同时也为每个测频接收通道提供校正耦合端口。AD采集板卡采用1GSPS的5通道采集板，十个通道共设置2块5通道的AD采集板卡，采用位数12位，两块AD采集板采用同一参考时钟，实现高精度采样同步，最终两块AD采集板卡通道间可实现±1个采样时钟步长的同步精度。干涉仪信号处理模块：包括1块信号处理板，信号处理板接收AD采集板卡发送的高速光数据，通过信号处理板上FPGA实现数字信道化接收，经数字信道化输出的信号再进行数字信号处理，实现鉴相、脉宽、到达时间、信号幅度等参数测量，测量结果发送至主控计算机单元，主控计算机单元最终根据4个基线的单脉冲相位信息采用参差解模糊算法解算来波信号的方位俯仰。监控系统：包括时序控制板和计算机控制单元，实现对系统总体控制、数据交互和时序控制，并对测向数据处理模块采样的测向原始数据进行分析和实时显示及记录处理。校正分系统：包括校正处理程序模块、校正源及校正耦合网络，实现数字多通道的时延、幅度及相位一致性的校正系数计算和参数分发。校正处理程序模块在主控计算机单元中运行，校正源及校正耦合网络集成安装在射频接收分系统中。校正过程包括：主控计算机单元发送校正指令至时序控制板，时序控制板按照一定时序控制校正源顺序发送不同频率的校正信号，通过射频链路和AD采集板卡，信号处理板接收AD采集板卡送来的9路数字信号并转发至主控计算机单元，主控计算机单元最终完成系统幅相校正并将校正结果发送至信号处理板。伺服转台：包括方向转台3，在方向转台的转盘上设置有俯仰转台2，天线1设置在俯仰转台上。结构如图3所示，方位减速箱、俯仰减速箱、俯仰测角高频与液集成关节机构及方位俯仰控制。伺服转台接收计算机控制单元的指令，使测向天线指向目标信号，保证信号的有效地侦收。电源及辅助系统：主要提供全系统供电及保障系统工作的其他必要线缆和测试工具等。本专利技术的二维干涉仪测向系统工作时典型过程如下：系统伺服转台按照侦察测向任务指令转至待侦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维干涉仪测向系统，包括：/n天线，其特征在于，所述天线包括：/n基板；/n测向天线阵：包括多个方位和俯仰测向天线单元，所述多个方位和俯仰测向天线单元呈现L型或十字型二维参差布阵，方位和俯仰测向天线单元间距按照优化设计值的间距布阵；/n匿影天线单元：1个，用于空间辐射信号相参收集；/n瞬时测频天线单元：1个，用于快速频域截获目标，向测频接收机提供频率引导信息；/n每个测向天线单元、匿影天线单元、瞬时测频天线与基板之间均通过定位螺钉进行固定和安装。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维干涉仪测向系统，包括：
天线，其特征在于，所述天线包括：
基板；
测向天线阵：包括多个方位和俯仰测向天线单元，所述多个方位和俯仰测向天线单元呈现L型或十字型二维参差布阵，方位和俯仰测向天线单元间距按照优化设计值的间距布阵；
匿影天线单元：1个，用于空间辐射信号相参收集；
瞬时测频天线单元：1个，用于快速频域截获目标，向测频接收机提供频率引导信息；
每个测向天线单元、匿影天线单元、瞬时测频天线与基板之间均通过定位螺钉进行固定和安装。


2.根据权利要求1所述的二维干涉仪测向系统，其特征在于：所述测向天线阵为十字型，所述测向天线单元可以为9个，包括2个维度，每一维度包括5个测向天线单元，形成4条基线，所述四条基线的长度的优化设计值分别为：K1λfmax、K2λfmax、K3λfmax、K4λfmax，其中,K1、K2、K3、K4分别为系数一、系数二、系数三、系数四，λfmax为干涉仪测向系统工作最高频对应的波长，四条基线的长度的实际值与设计值的误差小于1mm。


3.根据权利要求2所述的二维干涉仪测向系统，其特征在于：系数一K1＝8.1781，系数二K2＝12.4817，系数三K3＝19.6198，系数四K4＝25.3468。


4.根据权利要求1所述的二维干涉仪测向系统，其特征在于：测向天线单元采用工作在6-18GHz的平面螺旋天线。


5.根据权利要求1所述的二维干涉仪测向系统，其特征在于：还包括射频接收分系统，射频接收分系统包括单比特瞬时测频接收机，用于实现信号频域的快速截获并可以引导干涉仪进行快速测向，瞬时测频天线通过射频电缆与单比特瞬时测频接收机互联。


6.根据权利要求1-5中的任一项所述的二维干涉仪测向系统，其特征在于：还包括信号处理模块，所述信号处理模块中运行参差解模糊程序模块，参差解模糊模块的工作方法，具体包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡梦中，成光，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32