CN106970362A - 一种双天线比相测角多值效应修正装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双天线比相测角多值效应修正装置，包括天线罩，所述天线罩作用于双天线近场辐射电磁波，使得双天线相位方向图不对称量度曲线在方位角区间[‑90°,90°]范围内单调递增。本发明相比现有技术的优点在于：本发明有效利用了天线罩对天线相位方向图的修正作用，在不需要对天线做任何改动的情况下，将方位角测量误差曲线修正成单调曲线，便于进行测量误差的补偿与校正。

Description

一种双天线比相测角多值效应修正装置
技术领域
本发明涉及测角误差校正技术领域，尤其涉及一种双天线比相测角多值效应修正装置。
背景技术
在汽车防撞雷达等领域，常常需要设计工作频率几十吉，重量轻、外形小、具有平面化结构的双天线测角装置。这类天线主要有如下两种优点：
1、只需要两个固定天线测量相差，不需要通过窄波束扫描、数字多波束等形式测角，降低了方案复杂度，节约了成本；
2、两个天线的两个测量数据点经过简单计算即可得到测量结果，没有复杂的数据处理过程，节约了处理时间。
比相测角原理如图1所示，CB为远场来波等相位面，间距为d＝|AB|的双天线位于A、B点，两天线接收来波的相位差为φ°，因此来波方位角为：
θ＝acos(λφ/(360d))-π/2
θ∈[-π/2,π/2]
由于对成本的考虑，所采用的处理器无法做解模糊计算，所以用于测向的双天线间距略小于半波长，存在一定的耦合，导致二者相位方向图不完全对称，存在较大测量误差。如图2所示为某比相测角双天线裸天线，图3为安装普通天线罩之后的比相测角双天线，图4示出天线罩截面。如图5、图6、图7所示，该例中，在方位角区间：[-48°,+48°]范围内测量误差曲线单调递增，测量误差绝对值在±48°最大达到11.53°，方位角区间：[-90°,-48°]∪[48°,90°]范围内测量误差曲线单调递减，在临近±90°附近，测量误差绝对值急剧增加。
这种误差曲线，会导致较大方位角叠加正测量误差和较小方位角叠加负测量误差之后，产生大致相同的测量值，加上随机因素的干扰作用，则无法通过查询误差曲线对测量误差进行校正，从图8可以清楚看出，在整个方位角区间：[-90°,90°]，从测量值推算方位角，会得出两个值，呈现测向多值效应。基于此，现研究一种双天线比相测角多值效应修正装置，很好的解决了这个问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种双天线比相测角多值效应修正装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种双天线比相测角多值效应修正装置，包括天线罩，所述天线罩作用于双天线近场辐射电磁波，使得双天线相位方向图不对称量度曲线在方位角区间[-90°,90°]范围内单调递增，如此，方位角测量误差也是在方位角区间：[-90°,90°]范围内单调递增的，故可以预先测量、计算出方位角测量误差曲线，作为先验知识，对实际中的测量结果采用查询方位角测量误差曲线的办法做补偿、校正，可以在很大程度上降低测量误差。
作为本发明的优选方式之一，所述天线罩为一定厚度、一定介电常数、一定轴比的椭圆柱面型天线罩。
作为本发明的优选方式之一，所述方位角测量误差在方位角区间：[-90°,90°]范围内是单调递增的。
作为本发明的优选方式之一，所述椭圆柱面型天线罩具体为半椭圆柱型腔体，测相双天线设于半椭圆柱型腔体底端正中位置与双天线保持椭圆柱型腔体中心轴对称。
作为本发明的优选方式之一，所述半椭圆柱型腔体的材料介电常数2.5，壁厚1.6mm，内腔长83mm，内腔截面为半个椭圆，其半长轴16mm，半短轴6mm，对应腔宽32mm，高6mm。
作为本发明的优选方式之一，所述双天线两端均通过馈线依次连接有从大到小的4块贴片，所述每两块贴片之间连接有馈线。
作为本发明的优选方式之一，所述贴片为导体贴片。
作为本发明的优选方式之一，所述馈线为微带馈线。
作为本发明的优选方式之一，将所述方位角测量误差曲线作为先验知识，对测量值进行补偿校正，本发明不需要更改天线的设计，只需要对天线罩做改善设计并测出[-90°,90°]区间单调递增的方位角测量误差先验曲线，预存于软件作为角度测量补偿校正查询之用。硬件设计简单，校正过程明确，数据量小，校正速度迅速。在性能方面，能满足测角要求。
本发明相比现有技术的优点在于：本发明有效利用了天线罩对天线方向图的修正作用，在不需要对天线做任何改动的情况下，将方位角测量误差曲线修正成单调曲线，便于进行测量误差的补偿与校正。
附图说明
图1双天线比相测角原理图；
图2比相测角双天线；
图3实验用于测角的双天线；
图4天线罩截面图；
图5双天线相位方向图；
图6双天线相位方向图不对称量度曲线；
图7由于双天线相位方向图不对称造成的测角误差；
图8目标实际方位角(横轴)与测量值(纵轴)关系曲线；
图9本发明装置；
图10本发明装置截面图；
图11本发明装置驻波比；
图12本发明装置增益波瓣图；
图13本发明装置双天线相位方向图；
图14本发明装置双天线相位方向图不对称量度曲线；
图15本发明装置获得的测角误差曲线(用于查询校正)；
图16目标实际方位角(横轴)与测量值(纵轴)关系曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图10，一种双天线比相测角多值效应修正装置，包括天线罩，所述天线罩作用于双天线近场辐射电磁波，使得双天线相位方向图不对称量度曲线在方位角区间[-90°,90°]范围内单调递增，如此，方位角测量误差也是在方位角区间：[-90°,90°]范围内单调递增的，故可以预先测量、计算出方位角测量误差曲线，作为先验知识，对实际中的测量结果采用查询方位角测量误差曲线的办法做补偿、校正，可以在很大程度上降低测量误差，所述天线罩为一定厚度、一定介电常数、一定轴比的椭圆柱面型天线罩，所述方位角测量误差在方位角区间：[-90°,90°]范围内是单调递增的，所述椭圆柱面型天线罩具体为半椭圆柱型腔体，测相双天线设于半椭圆柱型腔体底端正中位置与双天线保持椭圆柱型腔体中心轴对称，所述半椭圆柱型腔体的材料介电常数2.5，壁厚1.6mm，内腔长83mm，内腔截面为半个椭圆，其半长轴16mm，半短轴6mm，对应腔宽32mm，高6mm。
作为本发明的优选方式之一，所述双天线两端均通过馈片依次连接有从大到小的4块贴片，所述每两块贴片之间连接有馈片，所述贴片为导体贴片，所述馈线为微带馈线，将所述方位角测量误差曲线作为先验知识，对测量值进行补偿校正，本发明不需要更改天线的设计，只需要对天线罩做改善设计并测出[-90°,90°]区间单调递增的方位角测量误差先验曲线，预存于软件作为角度测量补偿校正查询之用。硬件设计简单，校正过程明确，数据量小，校正速度迅速。在性能方面，能满足测角要求。
参见图2所示为中心频率24GHz双天线，加半椭圆柱面天线罩，双天线尺寸如表1，双天线间距6mm，24GHz时自由空间波长12.5mm。
表1
贴片1 贴片2 贴片3 贴片4 馈线
长(mm) 3.0 3.0 3.1 3.2 /
宽(mm) 4.3 3.2 2.9 2.1 0.2
图4中，8为普通天线罩子，尺寸为：罩厚1.5mm，腔高5.6mm，宽32mm，倒圆角半径：2mm，长：83mm，材料介电常数2.5。9为测相双天线，居于底端正中位置。
本发明装置天线罩采用特殊外形设计，具体为采用半椭圆柱型腔体，如图9、图10所示，图10中，10为本发明天线罩子，材料介电常数2.5，壁厚1.6mm，内腔长：83mm，内腔截面为半个椭圆，其半长轴16mm，半短轴6mm，对应腔宽32mm，高6mm，11为测相双天线，居于底端正中位置。罩子倒扣于双天线上方，与双天线保持椭圆柱型腔体中心轴对称。
本发明装置驻波比、增益波瓣图如图11、图12所示，电磁波辐射正常。本发明装置双天线相位方向图如图13所示，显示仍为不对称，但从图14所示本发明装置双天线相位方向图不对称量度曲线及图15本发明装置获得的测角误差曲线(用于查询校正)，可以看出，在方位角区间：[-90°,90°]范围内单调性已经从有增有减调整成单调递增。从图16更是可以清楚看出，在整个方位角区间：[-90°,90°]，从测量值推算方位角，只会得出唯一值，测向多值效应得到有效消除。
本发明采取了如下改进措施，并取得了有益效果。
改进1：回避将双天线方向图调整成完全对称或接近完全对称的方案，改为调整测角误差曲线单调性方案。
有益效果：不用更改天线设计，降低工程难度。
改进2：将天线罩由普通罩改为椭圆柱面罩。
有益效果：将测角误差曲线在方位角区间：[-90°,90°]范围内单调性已经从有增有减调整成单调递增，从测量值推算方位角，只会得出唯一值，测向模糊效应得到有效消除。
改进3：将测角误差曲线作为先验知识，对测量值进行补偿校正。
有益效果：引起测角误差的误差源是天线及罩子整个硬件装置本身，只要装置不变，测角误差曲线就不会改变，因此可以作为先验知识使用，对测量值进行补偿校正，节约了计算时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双天线比相测角多值效应修正装置，其特征在于，包括天线罩，所述天线罩作用于双天线近场辐射电磁波，使得双天线相位方向图不对称量度曲线在方位角区间[-90°,90°]范围内单调递增。
2.根据权利要求1所述的双天线比相测角多值效应修正装置，其特征在于，所述天线罩为一定厚度、一定介电常数、一定轴比的椭圆柱面型天线罩。
3.根据权利要求1所述的双天线比相测角多值效应修正装置，其特征在于，所述方位角测量误差在方位角区间：[-90°,90°]范围内是单调递增的。
4.根据权利要求2所述的双天线比相测角多值效应修正装置，其特征在于，所述椭圆柱面型天线罩具体为半椭圆柱型腔体，测相双天线设于半椭圆柱型腔体底端正中位置与双天线保持椭圆柱型腔体中心轴对称。
5.根据权利要求1-4任一所述的双天线比相测角多值效应修正装置，其特征在于，将所述方位角测量误差曲线作为先验知识，对测量值进行补偿校正。
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