CN113848527A - 一种高精度干涉仪 - Google Patents

一种高精度干涉仪 Download PDF

Info

Publication number
CN113848527A
CN113848527A CN202111179405.2A CN202111179405A CN113848527A CN 113848527 A CN113848527 A CN 113848527A CN 202111179405 A CN202111179405 A CN 202111179405A CN 113848527 A CN113848527 A CN 113848527A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
radio frequency
frequency channel
angle
incident
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.)
Pending
Application number
CN202111179405.2A
Other languages
English (en)
Inventor
孙松斌
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.)
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Original Assignee
Tianjin Jinhang Computing Technology 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 Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute filed Critical Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority to CN202111179405.2A priority Critical patent/CN113848527A/zh
Publication of CN113848527A publication Critical patent/CN113848527A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G01S3/12—Means for determining sense of direction, e.g. by combining signals from directional antenna or goniometer search coil with those from non-directional antenna
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高精度干涉仪，其包括天线阵、射频通道和基带处理模块；天线阵连接射频通道，射频通道连接基带处理模块，天线阵包括六个天线，其中四条天线形成两条相互垂直的长基线，另外两条天线与四条天线中的两条结合，形成两条相互垂直的短基线；射频通道有三个，分别通过切换开关连通对应的天线，经由基带处理模块计算入射角度，用于实时测量入射波入射角度。本发明通过增加天线阵的方法，实现低成本的条件下，提高测角精度；通过增加一条与原基线垂直的基线，保证入射波从任何方位入射，总有一条基线的垂线与入射波的夹角小于或等于45度；通过通道开关切换的方式，仅增加天线，不增加射频通道，控制成本。

Description

一种高精度干涉仪
技术领域
本发明属于无线电测向技术领域，涉及一种高精度干涉仪。
背景技术
干涉仪测向技术是用利用辐射源电磁波在传播方向的同一相位波前，到达空间上分离的传感器(通常是多元天线阵)时，产生的不同相位响应以及由此形成的相互之间的相位关系，来测向的。干涉仪按照通道数量分为双通道干涉仪和多通道干涉仪，按照基线的数量分为单基线干涉仪、双基线干涉仪和多基线干涉仪等。为了提高侧向精度一般采用三通道的长短基线干涉仪，短基线用来解模糊，长基线用来提高测向精度，如图1和图2所示。
在干涉仪设计时通常希望在成本较低的条件下，尽量提高测角精度。
干涉仪的成本受制于天线个数和射频通道个数，通常情况下一个天线对应一个射频通道。其中射频通道的成本远大于天线成本。
从干涉仪的原理得知，制约测角精度的因素有两个：一是基线长度，基线越长，精度越高；二是来波方向，当基线长度不变，来波方向与基线垂直时精度最高，与基线平行时(即入射角度在90度附近)精度最差。
为了解决来波方向与基线接近平行时，测角精度差的问题，通常会在干涉仪下面安装一个伺服系统，能够实时调整入射波的方向，但是伺服系统的体积和成本较高。
为了能够在成本较低的条件下，尽量提高测角精度，本专利创新性的提出一种低成本高精度的干涉仪设计方案。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对来波方向与基线接近平行时，测角精度差，安装伺服系统提高精度的同时又增加了成本，提供一种低成本的高精度干涉仪，实现以较小的成本，提高测角精度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高精度干涉仪包括天线阵、射频通道和基带处理模块；天线阵连接射频通道，射频通道连接基带处理模块，天线阵包括六个天线，其中四条天线形成两条相互垂直的长基线，另外两条天线与四条天线中的两条结合，形成两条相互垂直的短基线；射频通道有三个，分别通过切换开关连通对应的天线，经由基带处理模块计算入射角度，用于实时测量入射波入射角度。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的低成本的高精度干涉仪，通过增加天线阵的方法，实现低成本的条件下，提高测角精度；通过增加一条与原基线垂直的基线，保证入射波从任何方位入射，总有一条基线的垂线与入射波的夹角小于或等于45度；通过通道开关切换的方式，仅增加天线，不增加射频通道，控制成本。
附图说明
图1长短基线干涉仪测角示意图。
图2长短基线干涉仪天线与射频通道连接示意图。
图3低成本高精度干涉仪测角示意图。
图4低成本高精度干涉仪天线与射频通道连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图3所示，本实施例高精度干涉仪包括天线阵、射频通道和基带处理模块；天线阵连接射频通道，射频通道连接基带处理模块，天线阵包括六个天线，其中四条天线形成两条相互垂直的长基线，另外两条天线与四条天线中的两条结合，形成两条相互垂直的短基线；射频通道有三个，分别通过切换开关连通对应的天线，经由基带处理模块计算入射角度，用于实时测量入射波入射角度。
其中，天线阵的六个天线分别记为天线A1、天线A2、天线A3、天线B1、天线B2、天线B3，天线A1与天线A3组成一条长基线，天线B1与天线B3组成第二条长基线，两条长基线互相垂直；天线A1和天线A2组成一条短基线，天线B1与天线B2组成第二条短基线，两条短基线互相垂直。
天线A2布置在天线A1和天线A3之间，天线B2布置在天线B1和天线B3之间。
两条长基线的长度相等或不等均可，但是长度设置尽可能长，以提高测角精度，具体长度受限于干涉仪安装平台尺寸，每条长基线的长度不小于该条长基线安装位置处所对应的安装平台长度即可，例如：干涉仪安装在车上的话，天线A1和天线A3沿车身长度方向布置，那么该长基线的长度不小于车长度相等即可。
两条短基线的长度相等或不等均可，短基线的长度受限于来波波长，小于来波波长的一半即可。
参照图4所示，基于上述高精度干涉仪，入射波入射角度的实时测量过程如下：
第一步，控制切换开关，使天线A1与射频通道1连接，天线A2与射频通道2连接，天线A3与射频通道3连接，计算入射波入射角度
Figure BDA0003293649320000031
第二步，判断入射波入射角度
Figure BDA0003293649320000032
是否大于45度，如果不大于45度，此时该角度即作为入射波的真实测量角度；如果大于45度，控制切换开关，使天线B1与射频通道1连接，天线B2与射频通道2连接，天线B3与射频通道3连接，并计算入射波入射角度β；
第三步，判断入射波入射角度β是否大于45度，如果不大于45度，此时该角度即作为入射波的真实测量角度；如果大于45度，控制切换开关，使天线A1与射频通道1连接，天线A2与射频通道2连接，天线A3与射频通道3连接，并入射波入射角度
Figure BDA0003293649320000041
第四步，重复第二步和第三步，进行入射波入射角度的实时测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高精度干涉仪，其特征在于，包括天线阵、射频通道和基带处理模块；天线阵连接射频通道，射频通道连接基带处理模块，天线阵包括六个天线，其中四条天线形成两条相互垂直的长基线，另外两条天线与四条天线中的两条结合，形成两条相互垂直的短基线；射频通道有三个，分别通过切换开关连通对应的天线，经由基带处理模块计算入射角度，用于实时测量入射波入射角度。
2.如权利要求1所述的高精度干涉仪，其特征在于，所述天线阵的六个天线分别记为天线A1、天线A2、天线A3、天线B1、天线B2、天线B3，天线A1与天线A3组成一条长基线，天线B1与天线B3组成第二条长基线，两条长基线互相垂直；天线A1和天线A2组成一条短基线，天线B1与天线B2组成第二条短基线，两条短基线互相垂直。
3.如权利要求2所述的高精度干涉仪，其特征在于，所述天线A2布置在天线A1和天线A3之间。
4.如权利要求3所述的高精度干涉仪，其特征在于，所述天线B2布置在天线B1和天线B3之间。
5.如权利要求4所述的高精度干涉仪，其特征在于，两条所述长基线的长度相等或不等。
6.如权利要求5所述的高精度干涉仪，其特征在于，两条所述长基线的长度受限于干涉仪安装平台尺寸，每条长基线的长度不小于该条长基线安装位置处所对应的安装平台长度。
7.如权利要求6所述的高精度干涉仪，其特征在于，两条所述短基线的长度相等或不等。
8.如权利要求7所述的高精度干涉仪，其特征在于，两条所述短基线的长度受限于来波波长，均小于来波波长的一半。
9.基于权利要求8所述高精度干涉仪的入射波入射角度实时测量方法，其特征在于，过程如下：
第一步，控制切换开关，使天线A1与射频通道1连接，天线A2与射频通道2连接，天线A3与射频通道3连接，计算入射波入射角度
Figure FDA0003293649310000021
第二步，判断入射波入射角度
Figure FDA0003293649310000022
是否大于45度，如果不大于45度，此时该角度即作为入射波的真实测量角度；如果大于45度，控制切换开关，使天线B1与射频通道1连接，天线B2与射频通道2连接，天线B3与射频通道3连接，并计算入射波入射角度β；
第三步，判断入射波入射角度β是否大于45度，如果不大于45度，此时该角度即作为入射波的真实测量角度；如果大于45度，控制切换开关，使天线A1与射频通道1连接，天线A2与射频通道2连接，天线A3与射频通道3连接，并入射波入射角度
Figure FDA0003293649310000023
第四步，重复第二步和第三步，进行入射波入射角度的实时测量。
10.一种基于权利要求1-8中任一项所述高精度干涉仪在无线电测向技术领域中的应用。
CN202111179405.2A 2021-10-08 2021-10-08 一种高精度干涉仪 Pending CN113848527A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111179405.2A CN113848527A (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种高精度干涉仪

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111179405.2A CN113848527A (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种高精度干涉仪

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113848527A true CN113848527A (zh) 2021-12-28

Family

ID=78977838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111179405.2A Pending CN113848527A (zh) 2021-10-08 2021-10-08 一种高精度干涉仪

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113848527A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117706467A (zh) * 2024-02-02 2024-03-15 中国航天科工集团八五一一研究所 一种干涉仪布阵方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117706467A (zh) * 2024-02-02 2024-03-15 中国航天科工集团八五一一研究所 一种干涉仪布阵方法
CN117706467B (zh) * 2024-02-02 2024-05-17 中国航天科工集团八五一一研究所 一种干涉仪布阵方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111044971A (zh) 一种二维干涉仪测向系统
US5574468A (en) Phase-equivalent interferometer arrays
US11422254B2 (en) Radar sensor apparatus for vehicle, object detecting method, and antenna apparatus therefor
Pelton et al. Scattering from periodic arrays of crossed dipoles
JP2017535788A (ja) 自動車レーダーシステムにおける角分解能を増加する方法および装置
CN111903218B (zh) 基于中国剩余定理的干涉仪测向方法
KR20200001534A (ko) 레이더 장치 및 레이더 장치에 이용되는 안테나 장치
CN112136060B (zh) 用于机动车的mimo雷达传感器
US11079485B2 (en) Antenna device
CN102944866A (zh) 基于干涉仪体制的航管二次雷达应答信号测向方法
KR102001394B1 (ko) 로그-영역 안테나 어레이 보간에 기반한 수신신호의 도래각 추정 방법과 이를 위한 장치
CN102540138A (zh) 一种多基线相位搜索式二维空间谱测向方法
WO2024021656A1 (zh) 一种定位系统、方法和存储介质
CN113848527A (zh) 一种高精度干涉仪
CN115542243A (zh) 基于阵列天线的干涉仪测向方法及系统
CN108089161B (zh) 一种基于功率反馈的天线阵列合成波束空域选择方法
CN116068484A (zh) 利用比幅测向表实现多波束单脉冲信号的测向方法
CN215986460U (zh) 基于八面阵相控阵的干扰测向装置
JP6910028B2 (ja) 方位探知アンテナ
US11860297B2 (en) High resolution unambiguous radar
CN112995888B (zh) 一种基于阵列天线的定位方法、系统、电子设备及存储介质
CN113960523A (zh) 基于fpga的通用超宽带校正测向方法及系统
KR101796472B1 (ko) 레이더 장치 및 그것을 이용한 도래각 추정 방법
CN211856750U (zh) 天线罩测试系统
CN113504554B (zh) 基于星载相控阵的非均匀子阵合成干涉仪测向方法

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