一种小信号下实现单脉冲测角的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实现单脉冲测角的方法，特别地涉及一种小信号下实现单脉冲测角的方法。
【背景技术】
[0002]自20世纪30年代雷达问世以来，雷达技术发展迅猛。特别是第二次世界大战中，作为主要探测手段的雷达应运而生，它的主要任务是发现目标的存在，测量目标的坐标位置(目标的距离、方位、仰角)。第二次世界大战以后，相控阵雷达日益广泛，其具有波束快速电扫，波束形状捷变、天线与雷达平台共形、多波束形成等优点。
[0003]对于采用Σ/Λ体制的雷达，一种测量目标角度的实现方式是利用Σ/Λ方向图特性一次性测出目标角度。如图1、图2所示，图中，虚线分别表示“Σ”和“Σ-Λ幅度”；其中的“ Σ”代表Σ通道方向图，“Λ”代表差方向图，具体实现方法是:
[0004]a)预先在实验室采集到雷达的Σ方向图和Λ方向图，提取Σ、Λ方向图的幅度和相位，得到Σ /Λ方向图的幅度差和相位差，即图1中的“ Σ -Λ幅度”和“ Σ -Λ相位”。将“ Σ -Λ幅度”和“ Σ -Λ相位”存储到信号处理模块上；
[0005]b)在雷达实际工作中，雷达对目标进行探测，接收到目标反射或响应的信号形成Σ、Λ信号，提取出Σ、Λ幅度和相位，得到实测幅度差fc和相位差xc;
[0006]c)从预存在信号处理模块上的“Σ-Λ幅度”曲线上找到对应的实测幅度差值fc，即可查表得出目标角度为
[0007]A = B±C
[0008]其中:A为查表得出的目标角度；
[0009]B为波束指向；
[0010]C为实测幅度差值fc在“Σ-Λ幅度”曲线上偏离波束指向的角度绝对值。
[0011]再从“Σ-Λ相位”曲线上查出实测相位差XC对应的角度在波束指向的左侧还是右侦L若在左侧，则目标角度为A = B —C，若在右侧，则目标角度为A = B+C。
[0012]现有技术存在的缺点:探测范围是雷达的一个重要指标，在现代雷达中，要求具有更远的探测范围。但是探测距离越远，雷达接收到得反射或响应信号就越小。由于传统雷达系统接收机都具有一定的灵敏度，设为D±E，对于大于D — E的信号，接收机输出实际大小信号，对于小于灵敏度D—E的信号，接收机通常设置门限值D—E，统一输出D—E大小的信号。
[0013]随着单脉冲技术的发展和应用，采用Σ/Λ体制雷达使用传统接收机将无法实现小信号的单脉冲测角。如图1所示，假设波束指向角度为a，目标角度也为a，雷达测得目标的Σ/Λ幅度差为b，由于Σ信号在角度a方向一定比Λ大，故b>0。随着Σ/Λ信号大小逐渐变小，当Σ减小到D—E+b时，Λ信号为D—E;当Σ /Λ信号继续变小时，八信号由于门限设置仍输出D—Ε，此时Σ/Λ幅度差将减小于至c(c<b)，出现如图2所示的情况:Λ信号“截止变形”。在Λ信号“截止变形”的情况下根据c从预存在信号处理模块上的“Σ-Λ幅度”曲线查找对应值，将引起查找的角度值错误，最终对目标测角错误。更严重的情况是，如果信号处理对Σ/Λ幅度差设置了门限d，当实测Σ/Λ幅度差c小于门限d时，将因Σ/Λ幅度差不满足门限值舍弃目标，引起目标的丢失。因此，Σ/Λ体制雷达使用传统接收机进行单脉冲测角时，只有Λ通道实际信号大于D—Ε的大信号才有效，对于小于D—Ε的信号，无法进行单脉冲测角。即现有Σ/Λ体制雷达只能在部分探测范围内实现单脉冲测角技术。
【发明内容】
[0014]本发明所要解决的技术问题即在不影响雷达系统性能的情况下解决在小信号时Λ信号“截止变形”引起测角错误或目标丢失的问题。特别地，涉及一种在小信号状态下实现单脉冲测角功能并提高测角性能的方法。
[0015]本发明涉及一种小信号下实现单脉冲测角的方法，对于Σ/Λ体制雷达系统，Σ通道和Λ通道各含一个接收机，采用传统接收机作为Σ通道接收机，而Λ通道接收机采用改进接收机，所述的改进接收机是在传统接收机的基础上，去掉其门限D—Ε的限制，使Λ接收机能输出小于灵敏度并大于噪声的信号。
[0016]由于Σ通道信号始终大于接收机灵敏度，对信号进行相关解调后能输出稳定的相关峰，并在同一时刻对Λ通道信号进行相关解调，可输出小于灵敏度的信号。
[0017]所述的传统接收机具有一定的灵敏度，设为D±E，对于大于D—Ε的信号，接收机输出实际大小信号，对于小于灵敏度D — E的信号，接收机通常设置门限值D—E，统一输出D — E大小的信号。
[0018]去掉其门限D— E的限制，具体改进方案是:传统接收机对输出幅度进行了最小幅度输出限制(最小输出限制为D—E的信号)，且传统接收机Λ通道的幅度、相位信息是依靠相关解调出的相关峰位置进行采集，也即传统接收机Λ通道的幅度、相位信息是依靠自身接收机相关解调出的相关峰位置进行采集，改进后的接收机取消对最小幅度输出限制，且对接收机Λ通道的幅度、相位信息的采集不在依靠Λ通道的相关峰位置，而是依靠Σ通道的相关峰位置，使Λ接收机能输出小于灵敏度并大于噪声的信号。
[0019]假设波束指向角度为a，目标角度也为a，雷达测得目标的Σ/Λ幅度差为b，由于Σ信号在角度a方向一定比Λ大，故b>0;随着Σ/Λ信号大小逐渐变小，当Σ减小到D — E+b时，Λ信号为D—E;当Σ/Λ信号继续变小时，Λ信号由于门限设置仍输出D—E，此时Σ/Λ幅度差将减小于至c，其中c<b。
[0020]Λ通道噪声电平N要尽量满足小于D — E — b的要求，此时在噪声电平到灵敏度电平范围内仍有信号能量存在，改进型接收机可将N?(D—E)范围的Λ信号解调送出。
[0021 ]本发明具体来说，其沿用Σ通道传统接收机，保留门限设置;改进Λ通道传统接收机系统，去掉门限设置，使其能输出小于灵敏度的信号;两种接收机配合使用。
[0022]本发明的有益效果在于:
[0023]a)仅需对Λ通道传统接收机系统进行算法改进；Σ/Λ接收机均硬件沿用，可大大降低雷达研制成本；
[0024]b)在确保雷达系统原有系统性能的基础上，新增小信号下单脉冲测角性能，从而实现雷达系统整个探测范围内都具有对目标单脉冲测角能力。
【附图说明】
[0025]图1为Σ/Λ体制雷达测角方向图。
[0026]图2为传统接收机在小信号下Λ信号“截止变形”方向图。
[0027]图3为本发明在