CN104267383A - 一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁波本身自适应测量技术领域，公开一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量方法及装置，所述装置包括：正交双模喇叭双极化天线，双通道信号处理模块，极化参数自适应测量模块，所述共口径的正交双模喇叭双极化天线分别通过水平极化分量、垂直极化分量电缆与双通道信号处理模块输入端相连，双通道信号处理模块输出端分别通过水平极化分量、垂直极化分量电缆与极化参数自适应测量模块相连。本发明利用的正交双模喇叭双极化天线接收到雷达信号，通过双通道信号处理模块进行处理，然后馈入极化参数和差自适应测量模块，最后通过观察是否满足零值或最小值的自适应跟踪条件即可测得该雷达信号的极化参数。具有成本较低，易于实现。

Description

一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量装置

技术领域

本发明涉及电磁波本身自适应测量技术领域，尤其是利用电磁波本身所固有的极化特性，对接收到电磁信号的水平极化分量和垂直极化分量采用矢量和－差处理，从而实现电磁信号极化参数瞬时的一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量方法和装置。

背景技术

雷达信号、光信号等电磁波信号都具有极化特性。例如，雷达在工作过程中，对目标发射电磁波信号，通过比较目标回波信号与发射信号之间时域、频域、空域的差异来获取目标信息，其中对于雷达极化信息的处理是获取目标特性的重要方法。

现代电子战中，为了避免己方目标被敌方雷达发现，通常会采用多种电子对抗措施，例如采用噪声压制干扰来破坏敌雷达对目标的探测，或者产生虚假目标信号欺骗敌雷达系统等，这就要求电子对抗系统必须产生有效的干扰信号。然而，敌雷达系统可能会快速变换信号的极化特性，这种雷达系统常称为“极化捷变雷达”，对于这种新型的极化捷变雷达，电子对抗系统必须能够快速的测量敌方雷达发射信号的极化特性，并及时调整发射干扰信号的极化，保持和雷达极化一致，才能保证干扰的有效性；否则其产生的干扰信号不能和雷达极化匹配，干扰信号就不能进入敌雷达接收机，进而影响获得有效的干扰效果。

目前，现有的极化参数测量方法仅仅是对正交两路信号进行幅度和相位的比较，将极化参数作为一个固定不变的量进行测量，基本可以满足静态条件下的参数测量。然而，这种测量和实际的应用场景严重不相符合，根本无法应对极化捷变的雷达，特别是当雷达和干扰之间存在相对运动，使得雷达相对干扰方的天线指向发生变化导致极化参数发生快速变化时，或者雷达本身快速变换信号的极化特性时，现有方法难以对变化后的极化参数进行闭环的自适应快速测量，使得测量值发散，无法有效利用。

实际上，雷达信号的极化就是电磁波电场矢量随时间的变化方式，该极化矢量垂直于电磁波的传播方向，并且可以分解为两个正交极化分量，分别称为水平极化分量和垂直极化分量。将电波的两个极化分量在空间的幅度和相位关系(即电波的极化状态)记录下来，同时量化为数字信号，送入极化匹配处理模块。该模块中预先储存了多种极化加权变换的参数组(γ,φ)，先对正交极化分量信号进行两次180度的相位加权，求解出矢量和信号、矢量差信号，然后，计算矢量差信号与矢量和信号的比值(称为“差和系数”)，按照极化加权变换的参数组对接收的两路信号进行反馈式的幅相加权，使得“差和系数”满足零值条件。此时，极化变化参数和雷达极化参数匹配，极化加权变换参数即为雷达极化参数。本发明设计的自适应极化测量方法和装置，不仅对于固定的极化参数有很好的估计效果，对变化的极化参数也能快速跟踪，估计精度和速度均较好，可以大幅度降低极化测量的系统复杂度以及研发成本，还能大大提高极化测量的效率。目前国内外尚未见到利用极化分解特性制造自适应极化测量装置的任何报道和研究。

发明内容

本发明针对现有极化测量技术不能适应极化参数快速变化，及测量装置结构复杂的问题，提供一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量方法和装置，同其它测量方法相比，由于该自适应极化测量方法利用的是电磁信号正交极化分量的矢量和、矢量差之间满足特定的幅度和相位关系，进而通过局部极小值搜索算法来测量极化参数。在实际系统实现时，还可以采用多种数学优化算法来提高参数的测量效率，不仅对于固定的极化参数有很好的估计效果，对变化的极化参数也能快速跟踪，估计精度和速度均较好。本发明设计的测量装置采用的都是商用成品器件，器件水平比较成熟，成本较低，易于实现。可以大幅度降低极化测量的系统复杂度以及研发成本。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一副共口径的正交双模喇叭双极化天线，双通道信号处理模块，一个极化参数自适应测量模块。双极化天线接收到雷达电磁信号，并提供一个电信号E_h，该信号表示馈入到天线上电磁波信号电场的水平极化分量，以及另一个电信号E_v，表示馈入到天线上电磁波信号电场的垂直极化分量。此水平极化分量和垂直极化分量信号在双通道信号处理模块中分别经过放大、混频、滤波、零中频处理，然后馈入极化参数自适应测量模块。该模块中预先储存了多种极化加权变换的参数组(γ,φ)，先对水平分量信号和垂直分量信号进行两次180度的相位加权，求解出正交极化分量的矢量和信号、矢量差信号，然后，计算矢量差信号与矢量和信号的比值(称为“差和系数”)，按照极化加权变换的参数组对接收的两路信号进行反馈式的幅相加权，使得“差和系数”满足零值条件。此时，极化变化参数和雷达极化参数匹配，极化加权变换参数即为雷达极化参数。

本发明可达到的效果及优点是：与常规的雷达电磁信号极化测量系统相比，本发明对接收信号进行和－差处理，然后对两路信号进行闭环自适应测量，即可快速得到雷达电磁信号实时测量的极化参数。不仅能够适应雷达极化参数快速变换的情形，而且测量方法所需要的计算量小，设计的测量装置结构相对简单，研制/维护成本低，便于工程实现。

附图说明

图1为本发明雷达信号极化参数自适应测量方法的基本流程图；

图2为双通道信号处理模块组成结构示意图；

图3为极化参数自适应测量装置的结构示意图；

图4为雷达回波为不同极化状态时的极化匹配因子分布图；图4(a)雷达回波为水平极化图；图4(b)雷达回波为垂直极化图；图4(c)雷达回波为左旋圆极化图；图4(d)雷达回波为右旋圆极化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明进一步说明。

图1是本发明所述技术方案的自适应极化测量原理的基本流程图。如图所示，本发明包括四个处理步骤，正交双模喇叭双极化天线接收到雷达信号，通过双通道进行放大、滤波、混频和中频处理，然后馈入极化参数和差自适应测量模块，最后通过观察是否满足零值或最小值的自适应跟踪条件即可测得该雷达信号的极化参数。以下是本发明技术方案的详细步骤。

第一步，双极化天线接收到雷达电磁信号；

根据电磁场理论，某一时刻空间中某点沿电磁波传播方向的电场矢量表示为该矢量垂直于电磁波信号的传播矢量，而任何一个矢量在XY平面都可进行极化正交分解，其中分解在x方向的电场矢量称为h极化分量(水平极化分量)，分解在y方向的电场矢量称为v极化分量(垂直极化分量)，两个分量分别记为E_h和E_v。通常以水平和垂直线极化为基来表示某电场矢量为的电磁波的极化状态，可采用Jones矢量表达形式

$\stackrel{\→}{E}={\left[\begin{array}{cc}{E}_h& E_v\end{array}\right]}^T=E{\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\γ}& {\sin \mathrm{\γ}}^{\mathrm{j\α}}\end{array}\right]}^T$

其中，tanγ＝|E_v|/|E_h|，α为E_v超前E_h的相位。

电场矢量为的电磁波的极化状态，也可表示为极化幅度比ρ_HV和相位差的形式，即

第二步，对电磁波信号进行双通道处理；

在图2所示的双通道信号处理模块中，当天线接收到雷达电磁信号通过第一步正交双极化天线分解成水平和垂直极化分量后，将两个分量信号进行双通道处理。首先，两个极化分量信号分别送入两个完全相同的通道，每个通道包括依次连接的低噪声场放、混频器、放大器和滤波器、混频器和正交零中频处理器；接收天线接收的水平极化信号输入到接收模块的第一通道，接收天线接收的垂直极化信号输入到接收模块的第二通道，经过两个通道处理后，输出的两个极化分量信号转换为零中频信号，包含同相、正交分量，通过AD采样之后就可以得到雷达的复调制信号,提取出信号的包络、鉴别出信号的相位。

最后，两路通道的极化分量信号分别经过AD采样之后送入下一步的极化参数自适应测量模块，进行和-差闭环自适应测量处理。

第三步，和差矢量信号自适应处理；

在图3所示的极化参数自适应测量模块中，包括两个微波混合电路(200和210)，一个采用对数放大双通道接收机，以及一个零值自适应跟踪器。每个微波混合电路具有一个定向耦合器和一个180度微波混合器。这个步骤主要是对经过双通道处理的两个极化分量信号进行和-差自适应处理，分别获得两个极化分量的矢量和信号与矢量差信号，通过对数放大双通道接收机计算矢量差信号与矢量和信号的比值(这里称为“差和系数”)，零值自适应跟踪器中预先储存了多组极化加权变换的参数组(γ,φ)，分别反馈给两个微波混合电路的输入端，通过二维搜索或遍历计算的数学方法，令差和系数达到最小值，最终获得雷达信号的极化参数。

首先，对水平分量信号和垂直分量信号进行两次180度相位加权。

经过双通道处理后，水平极化分量信号E_h先馈入微波混合电路200定向耦合器的第一输入端口，垂直极化分量信号E_v馈入移相器202，该移相器对信号移相的角度为φ，那么移相器202的输出为E_ve^-jφ。然后，将该信号馈入微波混合电路200定向耦合器的第二输入端口。定向耦合器200在输出端204输出一个矢量和信号，它是馈入到耦合器中输入信号的矢量和，表示为：

S₂₀₄＝E_h+E_ve^-jφ

微波混合电路200定向耦合器在输出端206输出一个矢量差信号，该信号是馈入到耦合器中输入信号的差，可表示为：

S₂₀₆＝E_h-E_ve^-jφ

从定向耦合器200输出端204输出的第一个信号或者和信号会馈入到另外一个移相器208中再进行移相，移相相位为γ。该移相器208输出端连接到另外一个定向耦合器210作为一个输入，它和第一个定向耦合器200相似，同样具有180度混合功能。其中，移相器208输出的移相信号表示为：

S₂₀₈＝(E_h+E_ve^-jφ)e^-jγ

定向耦合器200输出的第二个信号或差信号206直接连到微波混合电路210的另外一个输入端。与第一个微波混合电路200一样，耦合器210将进行第二次180度混合，即180度相位加权，并且也会输出一个和信号和一个差信号。其中，耦合器210输出端214输出的就是两个极化分量信号经过两次相位加权后的矢量和信号，记作∑信号，该和信号可表示为：

∑＝E_h-E_ve^-jφ+(E_h+E_ve^-jφ)e^-jγ

而耦合器210输出端212输出的是两个极化分量信号经过两次相位加权后的矢量差信号，记作△信号，该差信号可表示为：

△＝E_h-E_ve^-jφ-(E_h+E_ve^-jφ)e^-jγ

这样，水平极化分量和垂直极化分量信号通过两个微波混合电路200和210的两次180度相位加权，以及两个移相器202和208的相位移相，就得到了两个极化分量信号的矢量和∑信号与矢量差△信号。

然后，计算“差和系数”。

差和系数就是上面得到的两个极化分量信号矢量和∑与矢量差△信号之间的比值，记作ρ_∑△，可表示为

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\Σ\Δ}}=\frac{\mathrm{\Δ}}{\mathrm{\Σ}}=\frac{E_h-E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}}-(E_h+E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}})e^{-\mathrm{j\γ}}}{E_h-E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}}+(E_h+E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}})e^{-\mathrm{j\γ}}}$

为了实现自适应跟踪测量，需要使此差和系数满足零值或最小值条件，也就是ρ_∑△≈0。在自适应测量模块中，对数放大的双通道接收机216计算矢量和差信号的比值，它通过输出矢量和∑与矢量差△信号的比值信号，看其是否满足零值或最小值条件。

经过数学推导，当满足零值或最小值条件时，零值跟踪器输出的加权参数分别为：

$\mathrm{\γ}={2\tan }^{-1}\left(\frac{b}{a}\right)$

$\mathrm{\φ}=\frac{3}{2}\mathrm{\π}-\mathrm{\α}$

其中：

a是水平极化分量E_h的幅度；

b是垂直极化分量E_v的幅度；

α是水平极化分量和垂直极化分量的相位差。

最后，调整参数，进行反馈式幅相加权。

由对数放大双通道接收机216输出的水平极化分量与垂直极化分量矢量和与矢量差信号的比值，即差和系数，即可确定两者是否满足零值条件，如果满足零值条件，就完成测量过程。如果不满足零值条件，则根据采用对数放大的双通道接收机216输出的两个极化分量差和系数，调整移相器202和208的移相相位，进行幅相加权。

在具体的参数调整过程中，如图3所示，零值自适应跟踪器218预先储存了多组极化加权变换的参数组(γ,φ)，根据对数放大的双通道接收机216输出的比值，将需要调整的γ和φ的参数值反馈给移相器208和202进行幅相加权，通过二维搜索或遍历计算的数学方法，令差和系数达到最小值，进而获得雷达信号的极化参数。

以图4所示不同雷达回波信号不同极化状态时的极化匹配因子分布图中的水平极化情况(图4(a))为例，γ有50个数据，φ有200个数据，那么极化加权变换参数组(γ,φ)总共有50×200组数据。跟踪器218首先锁定φ为常数，并通过迭代方式调整移相器208来改变γ值，也就是将所有相同φ值，不同γ值时的相位参数组进行反馈式幅相加权，直到达到最小值或者零值条件。然后，跟踪器218再锁定γ，对移相器208进行设置，并且以迭代方式或者误差跟踪模式调整移相器，从而改变φ值，这同样也是将相同γ值，不同φ值时的所有相位参数组进行反馈式幅相加权，直到输出比差和系数ρ_∑△对于任意的γ值都是最小。

另外，调整幅相加权参数的过程，也是极化参数自适应测量模块进行极化匹配的过程，这里以极化匹配因子来说明极化匹配与差和系数达到零值条件的关系。如图4所示不同雷达回波信号不同极化状态时的极化匹配因子分布图，可以看出，对于不同极化状态的雷达回波，在全极化域存在相应的接收极化，分别使极化匹配因子达到最大值和最小值。以图4(a)中水平极化的雷达回波信号为例，当极化匹配因子ρ为0时，说明不匹配；当极化匹配因子ρ为1时，说明完全匹配。而极化匹配因子ρ从0到1的变化过程中，则需要通过软件算法遍历所有的幅相加权参数组(γ,φ)来不断调整γ和φ的角度，从而使得差和系数逐渐逼近零值或最小值条件，当极化匹配时，即极化匹配因子为1时也就达到了零值条件，完成极化参数测量过程，而雷达信号的极化参数就是从零值自适应跟踪器调整的参数γ和φ中测量得到。

第四步，达到自适应零值条件，完成测量过程。

经过第三步双极化信号和-差处理，并通过自适应零值跟踪使水平极化分量和垂直极化分量和差信号的比值达到零值条件，就完成了雷达信号极化参数的瞬时测量过程。

如图3所示，自适应零值跟踪器分别反馈给移相器202和208的移相相位，就是要满足零值或最小值条件需调整的参数，同时，从第三步零值条件的关系式中也可得到极化幅度比和极化相位差为：

$\frac{b}{a}=\tan \frac{\mathrm{\γ}}{2}$

$\mathrm{\α}=\frac{3}{2}\mathrm{\π}-\mathrm{\φ}$

这两个参数也就是水平极化分量和垂直极化分量和差信号幅度比和相位差，同时，这两个参数也刻画了水平极化分量和垂直极化分量信号的极化特性。也就是说，从自适应零值跟踪器所反馈进行调整的参数γ和φ就可精确测量雷达信号的极化参数，如幅度比和相位差。

而对于倾角为τ的任意椭圆极化信号，也可以从零值条件对应于极化参数自适应测量模块移相相位的φ和γ中获得其倾斜角

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{2}{\tan }^{-1}\left[\tan \left(2\mathrm{\γ}\right)\cos (\mathrm{\φ}-\frac{3\mathrm{\π}}{2})\right]$

这样，对于任意极化特性的雷达电磁信号，本发明所述的测量方法和装置都能快速测量其极化参数。

Claims (7)

1.一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量装置，其特征是：包括：共口径的正交双模喇叭双极化天线，双通道信号处理模块，极化参数自适应测量模块，所述共口径的正交双模喇叭双极化天线分别通过水平极化分量、垂直极化分量电缆与双通道信号处理模块输入端相连，双通道信号处理模块输出端分别通过水平极化分量、垂直极化分量电缆与极化参数自适应测量模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量装置，其特征是：所述双通道信号处理模块包括两套相同电路的水平极化分量通道、垂直极化分量通道，相同的每套电路由低噪声场放通过混频器与放大器/滤波器、混频器、正交零中频处理器和AD电路串联连接组成，其中低噪声场放输入端与正交双模喇叭双极化天线相连，AD电路输出端与极化参数自适应测量模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量装置，其特征是：所述极化参数自适应测量模块包括两个微波混合电路、采用对数放大的双通道接收机、零值自适应跟踪器；每个微波混合电路具有一个定向耦合器和一个180度微波混合器；第一微波混合电路200定向耦合器的第一输入端口连接双通道处理的水平分量信号，定向耦合器的第一输入端口通过移相器202连接双通道处理的垂直分量信号，第一微波混合电路200定向耦合器输出端206的水平分量信号与第二微波混合电路210定向耦合器的第一输入端口连接；第一微波混合电路200定向耦合器输出端204的垂直分量信号通过移相器208与第二微波混合电路210定向耦合器的第一输入端口连接；第二微波混合电路210定向耦合器输出端212的水平分量信号、定向耦合器输出端214的垂直分量信号通过采用对数放大的双通道接收机与零值自适应跟踪器相连；零值自适应跟踪器输出端的水平分量信号与移相器202相连，零值自适应跟踪器输出端的垂直分量信号与移相器208相连。

4.一种如权利要求1所述针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量装置的测量方法，是双极化天线接收到雷达电磁信号，并提供一个电信号E_h以及另一个电信号E_v，该电信号E_h表示馈入到天线上电磁波信号电场的水平极化分量，电信号E_v表示馈入到天线上电磁波信号电场的垂直极化分量；此水平极化分量和垂直极化分量信号在双通道信号处理模块中分别经过低噪声场放、混频器、放大器/滤波器、混频器、正交零中频处理器和AD电路的处理，然后馈入极化参数自适应测量模块；

该极化参数自适应测量模块中预先储存了多种极化加权变换的参数组(γ,φ)，先对水平分量信号和垂直分量信号进行两次180度的相位加权，求解出正交极化分量的矢量和信号、矢量差信号，然后，计算矢量差信号与矢量和信号的比值，称为“差和系数”，按照极化加权变换的参数组对接收的两路信号进行反馈式的幅相加权，使得“差和系数”满足零值条件；此时，极化变化参数和雷达极化参数匹配，极化加权变换参数即为雷达极化参数；

所述对雷达电磁信号的极化参数自适应测量的流程，其具体步骤如下：

第一步，双极化天线接收到雷达电磁信号；

取沿电磁波传播方向的电场矢量表示为，该矢量垂直于电磁波信号的传播矢量，而任何一个矢量在XY平面都能进行极化正交分解，其中分解在x方向的电场矢量称为h极化分量，即水平极化分量，分解在y方向的电场矢量称为v极化分量，即垂直极化分量，两个分量分别记为E_h和E_v；通常以水平和垂直线极化为基来表示某电场矢量为的电磁波的极化状态，采用Jones矢量表达形式

$\stackrel{\→}{E}={\left[\begin{array}{cc}{E}_h& E_v\end{array}\right]}^T=E{\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\γ}{e}^{\mathrm{j\α}}\end{array}\right]}^T$

其中，tanγ＝|E_v|/|E_h|，α为E_v超前E_h的相位；

电场矢量为的电磁波的极化状态，也能表示为极化幅度比ρ_HV和相位差的形式，即

第二步，对电磁波信号进行双通道处理；

在双通道信号处理模块中，当天线接收到雷达电磁信号通过第一步正交双极化天线分解成水平和垂直极化分量后，将两个分量信号进行双通道处理；

第三步，和差矢量信号自适应处理；

在极化参数自适应测量模块中，包括两个微波混合电路200和210，一个采用对数放大双通道接收机，以及一个零值自适应跟踪器；每个微波混合电路具有一个定向耦合器和一个180度微波混合器；该步骤主要是对经过双通道处理的两个极化分量信号进行和-差自适应处理，分别获得两个极化分量的矢量和信号与矢量差信号，通过对数放大双通道接收机计算矢量差信号与矢量和信号的比值，这里称为“差和系数”，零值自适应跟踪器中预先储存了多组极化加权变换的参数组(γ,φ)，分别反馈给两个微波混合电路的输入端，通过二维搜索或遍历计算的数学方法，令差和系数达到最小值，最终获得雷达信号的极化参数；

第四步，达到自适应零值条件，完成测量过程；

经过第三步双极化信号和-差处理，并通过自适应零值跟踪使水平极化分量和垂直极化分量和差信号的比值达到零值条件，就完成了雷达信号极化参数的瞬时测量过程。

5.根据权利要求4所述的一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量方法，其特征是：所述将两个分量信号进行双通道处理；

首先，两个极化分量信号分别送入两个完全相同的通道，每个通道包括依次连接的低噪声场放、混频器、放大器和滤波器、混频器和正交零中频处理器；接收天线接收的水平极化信号输入到接收模块的第一通道，接收天线接收的垂直极化信号输入到接收模块的第二通道，经过两个通道处理后，输出的两个极化分量信号转换为零中频信号，包含同相、正交分量，通过AD采样之后就能够得到雷达的复调制信号,提取出信号的包络、鉴别出信号的相位；

最后，两路通道的极化分量信号分别经过AD采样之后送入下一步的极化参数自适应测量模块，进行和-差闭环自适应测量处理。

6.根据权利要求4所述的一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量方法，其特征是：所述获得雷达信号的极化参数；

首先，对水平分量信号和垂直分量信号进行两次180度相位加权；

是经过双通道处理后，水平极化分量信号E_h先馈入微波混合电路200定向耦合器的第一输入端口，垂直极化分量信号E_v馈入移相器202，该移相器对信号移相的角度为φ，那么移相器202的输出为E_ve^-jφ；然后，将该信号馈入微波混合电路200定向耦合器的第二输入端口；定向耦合器200在输出端204输出一个矢量和信号，它是馈入到耦合器中输入信号的矢量和，表示为：

S₂₀₄＝E_h+E_ve^-jφ

微波混合电路200定向耦合器在输出端206输出一个矢量差信号，该信号是馈入到耦合器中输入信号的差，可表示为：

S₂₀₆＝E_h-E_ve^-jφ

从定向耦合器200输出端204输出的第一个信号或者和信号会馈入到另外一个移相器208中再进行移相，移相相位为γ；该移相器208输出端连接到另外一个定向耦合器210作为一个输入，它和第一个定向耦合器200相似，同样具有180度混合功能；其中，移相器208输出的移相信号表示为：

S₂₀₈＝(E_h+E_ve^-jφ)e^-jγ

定向耦合器200输出的第二个信号或差信号206直接连到微波混合电路210的另外一个输入端；与第一个微波混合电路200一样，耦合器210将进行第二次180度混合，即180度相位加权，并且也会输出一个和信号和一个差信号；其中，耦合器210输出端214输出的就是两个极化分量信号经过两次相位加权后的矢量和信号，记作∑信号，该和信号可表示为：

∑＝E_h-E_ve^-jφ+(E_h+E_ve^-jφ)e^-jγ

而耦合器210输出端212输出的是两个极化分量信号经过两次相位加权后的矢量差信号，记作△信号，该差信号可表示为：

△＝E_h-E_ve^-jφ-(E_h+E_ve^-jφ)e^-jγ

因此，水平极化分量和垂直极化分量信号通过两个微波混合电路200和210的两次180度相位加权，以及两个移相器202和208的相位移相，就得到了两个极化分量信号的矢量和∑信号与矢量差△信号；

然后，计算“差和系数”；

差和系数就是上面得到的两个极化分量信号矢量和∑与矢量差△信号之间的比值，记作ρ_∑△，可表示为

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\Σ\Δ}}=\frac{\mathrm{\Δ}}{\mathrm{\Σ}}=\frac{E_h-E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}}-(E_h+E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}})e^{-\mathrm{j\γ}}}{E_h-E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}}+(E_h+E_v{e}^{-\mathrm{j\φ}})e^{-\mathrm{j\γ}}}$

为了实现自适应跟踪测量，需要使此差和系数满足零值或最小值条件，也就是ρ_∑△≈0；在自适应测量模块中，对数放大的双通道接收机216计算矢量和差信号的比值，它通过输出矢量和∑与矢量差△信号的比值信号，看其是否满足零值或最小值条件；

当满足零值或最小值条件时，零值跟踪器输出的加权参数分别为：

$\mathrm{\γ}=2{\tan }^{-1}\left(\frac{b}{a}\right)$

$\mathrm{\φ}=\frac{3}{2}\mathrm{\π}-\mathrm{\α}$

其中：

a是水平极化分量E_h的幅度；

b是垂直极化分量E_v的幅度；

α是水平极化分量和垂直极化分量的相位差；

最后，调整参数，进行反馈式幅相加权；

由对数放大双通道接收机216输出的水平极化分量与垂直极化分量矢量和与矢量差信号的比值，即差和系数，即可确定两者是否满足零值条件，如果满足零值条件，就完成测量过程；如果不满足零值条件，则根据采用对数放大的双通道接收机216输出的两个极化分量差和系数，调整移相器202和208的移相相位，进行幅相加权；

在具体的参数调整过程中，零值自适应跟踪器218预先储存了多组极化加权变换的参数组(γ,φ)，根据对数放大的双通道接收机216输出的比值，将需要调整的γ和φ的参数值反馈给移相器208和202进行幅相加权，通过二维搜索或遍历计算的数学方法，令差和系数达到最小值，进而获得雷达信号的极化参数；

雷达回波信号不同极化状态时的极化匹配因子分布，处在水平极化情况，γ有50个数据，φ有200个数据，那么极化加权变换参数组(γ,φ)总共有50×200组数据。跟踪器218首先锁定φ为常数，并通过迭代方式调整移相器208来改变γ值，也就是将所有相同φ值，不同γ值时的相位参数组进行反馈式幅相加权，直到达到最小值或者零值条件；然后，跟踪器218再锁定γ，对移相器208进行设置，并且以迭代方式或者误差跟踪模式调整移相器，从而改变φ值，这同样也是将相同γ值，不同φ值时的所有相位参数组进行反馈式幅相加权，直到输出比差和系数ρ_∑△对于任意的γ值都是最小；得出对于不同极化状态的雷达回波，在全极化域存在相应的接收极化，分别使极化匹配因子达到最大值和最小值；

当极化匹配因子ρ为0时，说明不匹配；当极化匹配因子ρ为1时，说明完全匹配。而极化匹配因子ρ从0到1的变化过程中，则需要通过软件算法遍历所有的幅相加权参数组(γ,φ)来不断调整γ和φ的角度，从而使得差和系数逐渐逼近零值或最小值条件，当极化匹配时，即极化匹配因子为1时也就达到了零值条件，完成极化参数测量过程，而雷达信号的极化参数就是从零值自适应跟踪器调整的参数γ和φ中测量得到。

7.根据权利要求4所述的一种针对雷达电磁信号的极化参数自适应测量方法，其特征是：所述自适应零值跟踪器分别反馈给移相器202和208的移相相位，就是要满足零值或最小值条件需调整的参数，同时，从第三步零值条件的关系式中也可得到极化幅度比和极化相位差为：

$\frac{b}{a}=\tan \frac{\mathrm{\γ}}{2}$

$\mathrm{\α}=\frac{3}{2}\mathrm{\π}-\mathrm{\φ}$

这两个参数也就是水平极化分量和垂直极化分量和差信号幅度比和相位差，同时，这两个参数也刻画了水平极化分量和垂直极化分量信号的极化特性。也就是说，从自适应零值跟踪器所反馈进行调整的参数γ和φ就可精确测量雷达信号的极化参数，如幅度比和相位差。

而对于倾角为τ的任意椭圆极化信号，也可以从零值条件对应于极化参数自适应测量模块移相相位的φ和γ中获得其倾斜角

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{2}{\tan }^{-1}\left[\tan \left(2\mathrm{\γ}\right)\cos (\mathrm{\φ}-\frac{3\mathrm{\π}}{2})\right]$

这样，对于任意极化特性的雷达电磁信号，如上所述的测量方法都能快速测量其极化参数。