[发明专利]多波束相控阵差和比角度估计方法

说明书

本发明公开的一种多频段相控阵天线旋转测试装置，结构简单、便于安装，精度高，具备角度旋转控制。本发明通过下述技术方案实现：U形悬臂支架(1)根据天线罩内侧形状为曲面或平面结构与被测天线的天线罩内侧共形固联，并通过U形悬臂支架固联刻度板(3)，再固联轴承座(4)中的轴和轴承，形成连接摇柄(5)的旋转悬臂；刻度板上制有围绕轴承圆心等分均布的圆阵分度孔系及其分度刻线，转动摇柄带动被测天线体(8)旋转，控制刻度板的转向角度，固定在轴承座顶端的指针(2)，用尖端指示被测天线的旋转角度，并通过安装于轴承座下侧的弹性分度销(6)，实现旋转角度的锁止功能。本发明可以适配不同的暗室转台，满足多种转台安装的要求。

技术领域

本发明涉及到通信、雷达、测控等对电磁波波达方向估计有需求的领域，具体涉及到利用数字相控阵天线形成的同时多波束接收下的角度估计方法。

背景技术

单脉冲作为雷达的一种测角技术，主要是通过两个或多个同时波束的信号以获得点源或目标角度信息的雷达技术，同时多波束使得仅需单个目标回波脉冲便可以实现二维角度估计成为可能。在跟踪雷达中，单脉冲技术可以精密的跟踪和测量目标。多波束相控阵天线通过对阵元接收到的数据进行和波束与差波束的加权形成和差波束。和差波束形成是一般是基于普通波束形成接收系统的输出端，和差多波束跟踪算法及工程实现形成和波束与差波束。和波束即在指定波束处形成主瓣，差波束则是在该方向形成零陷。和差测角就是根据和差波束比值来获取目标角度。对于相控阵可以形成多个接收方向的波束，因而也可以形成多个接收方向的和差波束，进行多目标和差测角。和差波束形成方法很多，一种是对称取反法，和差波束共用一套权，即差波束的权值是在和波束权值的基础上对称取反得到；一种方法是双指向法，产生两部分覆盖的基本波束，将两基本波束的输出模值分别做和与差形成和差波束；一种方法是和波束权值和差波束加不同的权值对和波束加权，对差波束加权，这样的和差波束测角范围广，旁瓣可控，而较低的旁瓣可以抑制干扰从旁瓣的进入，达到抗干扰的目的。然而，现实中很多情况需要对多目标进行自动跟踪，虽然基于多套面天线和机械伺服的雷达接收系统虽具有实现简单的优点，但存在设备量大、成本高、协同工作难等明显缺点。而基于相控阵的和差测角可实现多目标测向和跟踪，同时具有波束切换灵活、测向跟踪精度高等优点。单脉冲和差测向是一种非常成熟的技术，它具有测角精度高、抗干扰能力强、数据率高等优点，从而得到广泛的应用。其中比幅和差测角应用最为广泛，它是精密跟踪雷达中广泛采用的一种方法。比幅和差波束采用两个相同且彼此部分重叠的波束，主要通过比较两个波束回波的强弱判断目标偏离等信号轴的方向，并可以用查表的方法估计出偏离等信号轴的大小。多波束相控阵天线在对目标进行跟踪时，由于波束滑动及波束穿越等的存在，需要对其动态角跟踪性能的测试误差范围及数据精度等进行测试。多波束在对目标进行跟踪时，由于波束覆盖范围及加权系数(包括多波束形成时的加权系数及和差波束形成时的加权系数) 的变化，相控阵天线波束滑动的角跟踪性能可能出现误差，因此，需要在这些特殊情况下对多波束相控阵天线的角跟踪性能进行测试。波束穿越角跟踪多波束相控阵天线在对多目标跟踪时，需要采用不同波束分别对应不同的目标。对多波束相控阵天线而言，空间多个目标在靠近时，一个目标的信号可能进入另一个目标接收波束的旁瓣甚至主瓣内，跟踪波束出现交叉穿越，对波束的跟踪形成较强干扰。此时的多波束天线角跟踪性能也需要进行测试。