CN110444886A - 一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法 - Google Patents

一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110444886A
CN110444886A CN201910642974.2A CN201910642974A CN110444886A CN 110444886 A CN110444886 A CN 110444886A CN 201910642974 A CN201910642974 A CN 201910642974A CN 110444886 A CN110444886 A CN 110444886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
polarization
phase difference
measurement
interferometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910642974.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110444886B (zh
Inventor
王秀君
唐勇
左乐
聂剑坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 2 Research Institute
Southwest China Research Institute Electronic Equipment
Original Assignee
CETC 2 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 2 Research Institute filed Critical CETC 2 Research Institute
Priority to CN201910642974.2A priority Critical patent/CN110444886B/zh
Publication of CN110444886A publication Critical patent/CN110444886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110444886B publication Critical patent/CN110444886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，通过对干涉仪阵面的天线单元进行全极化匹配测量，对多组测量结果进行交叉匹配计算，选择随极化变化一致性好的天线进行干涉仪基线组合，可有效降低两天线间由极化变化引起的相位差误差，达到提高测向精度的目的。本发明通过对干涉仪阵面上的天线单元的独立测量，可以获取任意两天线间在任意极化下的相位差值，无需测量所有的极化响应也无需遍历全部的天线组合方式，即可完成匹配测量，从而提高天线选择的效率。该方法匹配样本越多，匹配效果越明显，同时没有被匹配上的天线不会被淘汰，可以继续用于其他基线的匹配，或者用于对精度要求不高的基线位置上，不存在浪费的问题。

Description

一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法。
背景技术
被动微波测向系统通常采用相位干涉仪体制测向，布阵方式通常采用十字线阵，如图1所示。干涉仪的测向精度与口径成正比，口径越大测向精度越高。但是，在实际工程应用中，因为受到空间、尺寸、重量等因素限制，用于干涉仪布阵的载体往往不能提供充足的布置空间，留给干涉仪布阵的可用口径都比较小。在干涉仪口径受限的情况下，测向精度则难以提高。为提高测向精度，在以往针对干涉仪测向性能的研究中，往往侧重分析各个接收通道之间幅度和相位的一致性问题，而天线单元本身的交叉极化耦合问题以及由极化变化引起的干涉仪基线的相位差误差影响往往被忽略而未加考虑。
受制造工艺的限制，实际阵列天线的各个单元往往存在非理想特性，天线单元的极化响应无法做到与设计状态完全一致。天线除了响应与设计一致的极化波外，还会响应与此正交的波。一个天线可以有两个完全不同的天线方向图，其中之一称为同极化方向图，它响应与天线设计极化一致的极化波，另一个是交叉极化方向图，它响应与设计极化正交的极化波。这两个方向图电平差别很大，形状差别也很大。因此，接收天线单元交叉极化方向图不一致性的存在，会导致干涉仪基线相位差误差增大，从而引起测向精度的下降，这种精度的下降敏感于信号源的极化方式。(引用：《单元极化误差对干涉仪测向影响的建模与仿真》，现代雷达，2014年7月，第36卷第7期)。
由于阵面尺寸限制，干涉仪天线间距通常较小，天线间存在互耦。每个天线还会受其它天线、安装结构、天线罩等因素影响，导致不同位置受到的影响不同，这就造成不同位置天线对不同极化来波接收电压不同，表现为对同一角度的入射信号，两天线间相位差会随极化变化。若干涉仪系统不具备极化测量功能，则入射信号的不同极化带来的两天线间相位差变化会降低测向精度。在此情况下，提高测向精度的手段则为降低天线间由极化变化引起的相位差误差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，通过对干涉仪阵面的天线单元进行全极化匹配测量，对多组测量结果进行交叉匹配计算，选择随极化变化一致性好的天线进行干涉仪基线组合，可有效降低两天线间由极化变化引起的相位差误差，达到提高测向精度的目的，具体包括以下步骤：
步骤1.对组阵后的天线A进行测量：测量天线A在两线极化下的幅度之比和相位之差，分别记为MA和PA，两线极化夹角为90°；
步骤2.对组阵后的天线B进行测量：测量天线B在两线极化下的幅度之比和相位之差，分别记为MB和PB，两线极化与步骤1中的两线极化相同；
步骤3.设来波极化角δ＝0～360°，天线A和天线B在来波极化角δ下的相位差ΔΦ(δ)为：
式中arg表示复数取相位运算，e为自然对数，j为虚数单位，取ΔΦ(δ)的最大值与最小值相减，即可得天线A和天线B之间随极化变化相位差的峰峰值；
步骤4.更换天线A和天线B，重复步骤1～步骤3，选择峰峰值满足限定误差门限的天线组合。
进一步的，天线阵面与发射天线之间的距离满足远场条件。
进一步的，所述发射天线选用线极化喇叭天线，并安装在极化转台上。
进一步的，若天线A及其备选天线有P个，天线B及其备选天线有Q个，则通过P+Q次测量，即可获得P×Q种组合条件下的天线随极化变化相位差数据，选择其中峰峰值满足限定误差门限的天线组合。
本发明的有益效果在于：本发明简单实用，解决了干涉仪布阵中单元天线交叉极化耦合以及由极化变化引起的天线间相位差误差难以控制问题，可有效降低天线间相位差误差，显著提高干涉仪测向精度。本发明通过对干涉仪阵面上的天线单元的独立测量，可以获取任意两天线间在任意极化下的相位差值，无需测量所有的极化响应也无需遍历全部的天线组合方式，即可完成匹配测量，从而提高天线选择的效率。该方法匹配样本越多，匹配效果越明显，同时没有被匹配上的天线不会被淘汰，可以继续用于其他基线的匹配，或者用于对精度要求不高的基线位置上，不存在浪费的问题。通过实例验证，本发明简单实用、效果明显。
附图说明
图1为典型干涉仪布阵示意图；
图2为阵面极化匹配测量布置示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，通过对干涉仪阵面的天线单元进行全极化匹配测量，对多组测量结果进行交叉匹配计算，选择随极化变化一致性好的天线进行干涉仪基线组合，可有效降低两天线间由极化变化引起的相位差误差，达到提高测向精度的目的，本发明包括以下步骤：
步骤1.对组阵后的天线A进行测量：测量天线A在两线极化下的幅度之比和相位之差，分别记为MA和PA，两线极化夹角为90°；
步骤2.对组阵后的天线B进行测量：测量天线B在两线极化下的幅度之比和相位之差，分别记为MB和PB，两线极化与步骤1中的两线极化相同；
步骤3.设来波极化角δ＝0～360°，天线A和天线B在来波极化角δ下的相位差ΔΦ(δ)为：
式中arg表示复数取相位运算，e为自然对数，j为虚数单位，取ΔΦ(δ)的最大值与最小值相减，即可得天线A和天线B之间随极化变化相位差的峰峰值；
步骤4.更换天线A和天线B，重复步骤1～步骤3，选择峰峰值满足限定误差门限的天线组合。
具体的，如图2所示，对于干涉仪阵面中天线位置A、天线位置B组成的基线的相位差误差进行极化匹配测量。其中，位置A的备选天线有P个，位置B的备选天线有Q个。进行匹配测量的具体步骤如下：
(1)在暗室中天线阵面与发射天线架设按图2布置，天线阵面与发射天线之间距离满足远场条件，发射天线选用线极化喇叭天线，安装在极化转台上；
(2)将P个备选天线分别安装在天线阵面的A位置上，同时保持天线阵面上其它天线和各结构件附件安装完整，并进行上述步骤1的操作；
(3)将Q个备选天线分别安装在天线阵面的B位置上，同时保持天线阵面上其它天线和各结构件附件安装完整，并进行上述步骤2的操作；
(4)将位置A的P个测试数据与位置B的Q个测试数据，按照上述步骤2的方法进行计算，得到A、B两位置备选天线任意组合条件下的相位差随极化变化峰峰值数据；
(5)通过P+Q次测量，即可获得P×Q种组合条件下的天线随极化变化相位差数据，选择其中峰峰值满足限定误差门限的天线组合。
上述实例证明，本发明简单实用，可有效解决干涉仪阵面上天线间相位差误差受极化变化影响问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (4)

1.一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，其特征在于，通过对干涉仪阵面的天线单元进行全极化匹配测量，对多组测量结果进行交叉匹配计算，选择随极化变化一致性好的天线进行干涉仪基线组合，具体包括以下步骤：
步骤1.对组阵后的天线A进行测量：测量天线A在两线极化下的幅度之比和相位之差，分别记为MA和PA，两线极化夹角为90°；
步骤2.对组阵后的天线B进行测量：测量天线B在两线极化下的幅度之比和相位之差，分别记为MB和PB，两线极化与步骤1中的两线极化相同；
步骤3.设来波极化角δ＝0～360°，天线A和天线B在来波极化角δ下的相位差ΔΦ(δ)为：
式中arg表示复数取相位运算，e为自然对数，j为虚数单位，取ΔΦ(δ)的最大值与最小值相减，即可得天线A和天线B之间随极化变化相位差的峰峰值；
步骤4.更换天线A和天线B，重复步骤1～步骤3，选择峰峰值满足限定误差门限的天线组合。
2.根据权利要求1所述的一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，其特征在于，天线阵面与发射天线之间的距离满足远场条件。
3.根据权利要求2所述的一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，其特征在于，所述发射天线选用线极化喇叭天线，并安装在极化转台上。
4.根据权利要求1所述的一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法，其特征在于，若天线A及其备选天线有P个，天线B及其备选天线有Q个，则通过P+Q次测量，即可获得P×Q种组合条件下的天线随极化变化相位差数据，选择其中峰峰值满足限定误差门限的天线组合。
CN201910642974.2A 2019-07-16 2019-07-16 一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法 Active CN110444886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910642974.2A CN110444886B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910642974.2A CN110444886B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110444886A true CN110444886A (zh) 2019-11-12
CN110444886B CN110444886B (zh) 2021-02-19

Family

ID=68430595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910642974.2A Active CN110444886B (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110444886B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114047473A (zh) * 2021-10-18 2022-02-15 中国电子科技集团公司第二十九研究所 基于极化敏感环形阵列的到达角度和极化角度测量方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103091660A (zh) * 2012-09-24 2013-05-08 郁涛 基于相位跳变修正的虚拟基线测向法
KR101638481B1 (ko) * 2015-01-09 2016-07-11 국방과학연구소 기움각을 갖는 배열 안테나의 간섭계 보정 방법 및 장치
CN106654507A (zh) * 2016-10-17 2017-05-10 哈尔滨工业大学（威海） 基于宽带双极化天线阵列的相位干涉仪及其测向方法
CN106654564A (zh) * 2016-10-17 2017-05-10 哈尔滨工业大学（威海） 基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪及其参数估计方法
CN108037374A (zh) * 2017-10-12 2018-05-15 西安天和防务技术股份有限公司 一种阵列天线近场标定方法
CN108875099A (zh) * 2017-05-11 2018-11-23 北京遥感设备研究所 一种基于长短基线干涉仪测向体制的基线选取方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103091660A (zh) * 2012-09-24 2013-05-08 郁涛 基于相位跳变修正的虚拟基线测向法
KR101638481B1 (ko) * 2015-01-09 2016-07-11 국방과학연구소 기움각을 갖는 배열 안테나의 간섭계 보정 방법 및 장치
CN106654507A (zh) * 2016-10-17 2017-05-10 哈尔滨工业大学（威海） 基于宽带双极化天线阵列的相位干涉仪及其测向方法
CN106654564A (zh) * 2016-10-17 2017-05-10 哈尔滨工业大学（威海） 基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪及其参数估计方法
CN108875099A (zh) * 2017-05-11 2018-11-23 北京遥感设备研究所 一种基于长短基线干涉仪测向体制的基线选取方法
CN108037374A (zh) * 2017-10-12 2018-05-15 西安天和防务技术股份有限公司 一种阵列天线近场标定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐勇等: "一种基于干涉仪布阵的方位俯仰相关测向方法", 《电子信息对抗技术》 *
戴幻尧等: "非理想阵元极化特性对干涉仪测角的影响及修正", 《电波科学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114047473A (zh) * 2021-10-18 2022-02-15 中国电子科技集团公司第二十九研究所 基于极化敏感环形阵列的到达角度和极化角度测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110444886B (zh) 2021-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108206717A (zh) 测试系统和测试方法
CN106654507B (zh) 基于宽带双极化天线阵列的相位干涉仪的测向方法
CN102590640A (zh) 一种毫米波\亚毫米波近场幅度相位测量方法
CN103217589B (zh) 一种相控阵列天线等效隔离度测试方法
Jam et al. A submillimeter-wave near-field measurement setup for on-wafer pattern and gain characterization of antennas and arrays
Wen et al. 2D-DOD and 2D-DOA estimation using sparse L-shaped EMVS-MIMO radar
CN104659491B (zh) 一种用于hf/vhf雷达的微型接收天线及方位角估计方法
CN103383447A (zh) 基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统及其定位方法
CN113759304A (zh) 双极化天线阵列测向角度的获取方法、系统、设备及介质
CN102735972B (zh) 一种无源产品电磁泄漏度检测方法
CN110444886A (zh) 一种降低由极化变化引起的天线间相位差误差的方法
CN209266580U (zh) 天线装置及电子设备
Zhao et al. Timing: Tag Interference Modeling for RFID Localization in Dense Deployment
CN204462378U (zh) 一种微波收发组件测试工装
Friedlander On the mutual coupling matrix in array signal processing
CN109324309A (zh) 一种旋转单天线测角装置及其测量方法
Müller et al. Design of a circular antenna array for MIMO channel sounding application at 2.53 GHz
CN105334490B (zh) 一种宽带信号干涉测向的方法
CN206193231U (zh) 近距离蓝牙定位读头测距装置
CN103645468B (zh) 一种雷达目标极化散射矩阵测量装置
CN106054124B (zh) 多天线单通道的最优化比幅荧光频谱无线电测向系统及方法
Liu et al. Two-dimensional DOA estimation using a co-prime symmetric cross array
CN105933078B (zh) 多天线单通道的最优化比幅无线电测向系统及方法
Pohlmann et al. Multi-mode antenna specific direction-of-arrival estimation schemes
Lui et al. Experimental study of mutual coupling compensation in direction finding using a compact antenna array

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant