CN1299062A

CN1299062A - 高精度多波束比幅测向系统

Info

Publication number: CN1299062A
Application number: CN 00120562
Authority: CN
Inventors: 付贤荣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: CN1172193C

Abstract

高精度多波束比幅测向系统是在原有的天线接收单元A、比幅运算单元C及中央计算机5的基础上增设了波瓣数值处理单元B,采用数值整形原理,使波瓣宽度保持恒定,波瓣最大幅度值不变的情况下,应用(见式),进行比幅运算,可精确测定目标经进一步处理,精度在1度以下,以同样测量精度,可大量节约设备的投入,减轻系统体积与重量,为能在飞行器上应用,创造了条件。

Description

高精度多波束比幅测向系统

本发明是属无线电测向技术领域。

电子侦察技术应用极广，当前采用较广泛的是比幅测向技术，其工作原理如图1所示，有两个或多个天线接收单元A接收的信号经比幅运算C即进入中央计算机5显示出被测物方位。当天线的工作频率、口径等几何参数确定后，天线波瓣数量与宽度就是确定的。

在理想的天线波瓣宽度下，两个波瓣相交交角的交点电平为-3dB，但比幅测向的电子侦察系统工作在宽频带内，在低频端，波瓣交角电平高于-3dB，相邻两波瓣值比幅因斜率太低而影响角分辨率。这样给测向带来较大误差。同样，在高频端波瓣交角的电平远远小于-3dB，也一样带来大的测量误差。一般2～8GH_z范围内测向精度大于2度。如果在2GH_z以下则精度更低。为了解决工作宽带与测向精度之间的制约性，通常采用压缩分系统工作频带。增加分系统数量等方法来提高测向精度，这样不仅增加测向系统的复杂性，也大大增加成本，而且使系统变得庞大笨重，如想要在飞行器上应用则极为困难。

本发明目的是提供一种应用数值整形原理的波瓣数值处理技术，达到提高测向精度不大于1度或更高。

本发明技术方案如图2所示，在每个天线接收单元A后面新增波瓣数值处理单元B，其原理是在某一工作频率时，两波瓣交角点的电平值可测知，即能计算出整个天线各波瓣之间整形值X_i，而这个整形值X_i与其交角点的电平值之积应是-3dB，如果波瓣交点电平是一样的，这样整形值X_i便是常数，在一般情况下，波瓣交点的电平是不等的，可用增益最高的波瓣来归一化，采用增益差值△G_i，当增益差值△G_i最高时△G_i=0，其余的△G_i＜0，这样实行数值整形后，应用(E_i+｜△G_i｜)×X_i(dB)-(E_i-1+｜△G_i-1｜)×X_i-1(dB)，(其中E_i、E_i-1是相邻两路同时收到某个频率信号的强度)进行比幅运算即在波瓣宽度保持恒定，波瓣最大幅度值不变情况下，可获得高的测向精度。

本发明的技术方案，不是只适合于单一的水平极化电磁波，也适合于垂直极化电磁波与斜极化电磁波。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1、比幅测向技术工作方框图；

图2、高精度多波束比幅测向系统工作方框图；

图3、高精度多波束比幅测向系统实施例图；

图4、模拟实验系统图；

图5、原始方向图；

图6、整形后的方向图；

图7、比幅测向特性曲线；

图8、以5GH_z为比幅测向特性曲线误差分布。

图中：A、天线接收单元；B、波瓣数值处理单元；C、比幅运算单元；1、A/D模数转换器ADC0809；2、CPU8051；3、锁存器74LS373；4、CPU8051；5、中央计算机；6、信号源HP83640A；7、发射天线2～8GH_z宽带喇叭；8、高精度多波束比幅测向系统。

本发明具体实施例如图3所示，有两个具有测量放大器与信号保持功能的天线接收单元A输出的信号进入波瓣数值处理单元B的A/D模数转换器1的iN₀-iN₇脚，由DB₀-DB₇脚输出，进入CPU₂的P_0.1～P_0.7脚由OE、ALE、START连接CPU2 RD₁ 、P_2.2， WR。由CLK连接CPU 2、ALE、A、B、C共同接地。CPU 2的P_1.0～P_1.7输到比幅运算单元(C)的锁存器3的D₀～D₇，由 WR、P_2.1两脚，一方面输到锁存器3的a脚，同时进入CPU4的INT脚，由INT0连接CPU4P_2.2由P_3.0连接中央计算机5，经比幅运算单元C的运算，最后由中央计算机5显示出被测物的精确位置。

本发明在专业微波测量室进行模拟实验，如图4所示，天线(发射与接收)共三只是2～8GH_z宽带喇叭，其中两个接收天线喇叭指向夹角为22.5度。

实验结果的情况见图5～图8。

模拟实验获得比较满意的结果，若采取进一步措施，可获得多极化，任何频段精度为不大于1度(0.5左右)的高精度任何频段测向系统。

由于提高了测向精度，就不需要成倍增加天线支路，节约了成倍的接收设备，特别是昂贵的宽带接收机等，降低了成本，减轻了系统重量与体积，为在飞行器上应用创造了可能性。

Claims

1、由天线接收单元(A)、比幅运算单元(C)及中央计算机(5)组成的高精度多波束比幅测向系统，其特征是波瓣数值处理单元(B)应用整形值X_i及增益差值△G_i的(E_i+｜△G_i｜)×X_i(dB)-(E_i-1+｜△G_i-1｜)×X_i-1(dB)进行的比幅运算。

2、根据权利要求1所述，高精度多波束比幅测向系统，其特征是波瓣数值处理单元(B)是由A/D模数转换器(1)，CPU(2)组成；

连接方式是：由天线接收单元(A)来的信息进入A/D模数转换器(1)的iN₀～iN₇脚，由DB₀～DB₇脚输出，进入CPU(2)的P_0.0～P_0.7，由OE、ALE、START连接CPU(2) RD、P_2.2、 WR。由CLK连接CPU(2)、ALE、A、B、C共同接地。CPU(2)的P_1.0～P_1.7输到比幅运算单元(C)的锁存器(3)的D₀～D₇，由 WR、P_2.1两脚一方面输到锁存器(3)的a脚，同时进入CPU(4)的INT脚由INT0连接CPU(4)，P_2.2由P_3.0连接中央计算机(5)。