基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪及其参数估计方法与流程

技术特征：

1.一种基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪，其特征在于采用六单元超宽带线极化天线阵列，引入两种超宽带线极化天线类型，即超宽带的对数周期天线和超宽带的Vivaldi天线，它们分别对应超宽带的电流源和超宽带的磁流源的辐射，以减小单元之间的电磁耦合；天线单元个数N为6，天线单元为线极化天线形式，单元组成圆环形阵列，六单元线极化天线按照圆心呈现径向方式排列，每个天线单元具有不同的空间取向。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪，其特征在于对数周期天线为微带印刷电路结构，对数周期天线的所有振子尺寸和振子之间的距离等天线构成要素都要遵循一定的比例关系，用τ来表示该比例系数，称τ为比例因子，则要求：

$\frac{L_{n+1}}{L_n}=\frac{a_{n+1}}{a_n}=\mathrm{\τ}---\left(3\right)$

$\frac{R_{n+1}}{R_n}=\mathrm{\τ}---\left(4\right)$

式中L_n为第n个对称振子的全长；a_n为第n个对称振子的宽度；R_n为第n个对称振子到天线虚拟“顶点”的距离；n为对称振子的序列编号，从距离馈电点最远的振子算起，也就是最长的振子编号为“1”。

3.根据权利要求2所述的一种基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪，其特征在于为了实现低频段的振子等分形曲折线，采用了不同的比例因子，这些比例因子表示为：

$\frac{L_{n+1}}{L_n}={\mathrm{\τ}}_1---\left(5\right)$

$\frac{a_{n+1}}{a_n}={\mathrm{\τ}}_2---\left(6\right)$

$\frac{R_{n+1}}{R_n}={\mathrm{\τ}}_3---\left(7\right)$

采用曲折线技术后，对数周期天线的横向尺寸得到有效减小，在集合线底部，即靠近低频振子处，加载宽带匹配负载，吸收低频段的反射波信号，进一步改善低频段的电压驻波比性能，有效介电常数可表示为：

${\mathrm{\ϵ}}_e=\frac{({\mathrm{\ϵ}}_r+1)}{2}+\frac{({\mathrm{\ϵ}}_r-1)}{2}{(1+\frac{10h}{w})}^{-1/2}---\left(8\right)$

$\mathrm{\λ}=\frac{c}{f\·\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_e}}---\left(9\right)$

式中，ε_r为基板的介电常数，h为基板的厚度，w为集合线宽度，ε_e为有效介电常数，c为光速。

4.根据权利要求1所述的一种基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪，其特征在于超宽带Vivaldi天线是指数渐变平面缝隙天线，馈电的槽线弯折90度，槽线与地平面平行，微带线与槽线正交放置，实现电磁耦合，馈电微带线从印刷电路板的底部输出，即微带线与地面垂直；为了实现有效的阻抗匹配，获得良好的电压驻波比性能，在馈电线的耦合部分和输出均匀微带线之间增加一段均匀渐变的阻抗变换段。

5.一种基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪的参数估计方法，其特征在于以坐标o为原点，此时天线单元i的远区辐射电场可表示为：

以坐标o为原点，此时天线单元i的远区辐射电场可表示为：

假设入射信号为：

式中，|S_in|和分别为入射信号的幅度和相位，γ_in和η_in分别为如射信号的幅度和相位极化角，于是，六个天线端口的接收输出电压可表示为：

为了排除入射信号的幅度和相位对相位干涉仪测向和测极化参数的影响，采用单元之间的比较方法，即考察单元之间的幅度和相位极化差异，针对上述天线阵列结构，有6个天线端口，根据图论的知识，该天线阵列可组成连通图，可组成的支路数目为：

$b=C_6^2=\frac{P_6^2}{P_m^m}=\frac{P_6^2}{m!}=15---\left(20\right)$

节点数目为n＝6，于是采用树的分析方法，树的数目为n-1＝5，由于树枝电压为独立电压，于是可独立选取5和相对接收电压来进行后续的测向工作，针对本发明专利考察的天线阵列结构，有6个天线端口，采用5个基线进行角度估计，这五个基线组合为：1至2、1至3、1至4、1至5和1至6，在信号对u₁和u₂比较中可得：

在信号对u₃和u₁比较中可得：

在信号对u₄和u₁比较中可得：

在信号对u₅和u₁比较中可得：

在信号对u₆和u₁比较中可得：

定义向量[ε]和[δ]分别为：

假设入射信号被阵列单元接收后，数字化后的信号电压经过处理后，得到向量[ε]和[δ]的估值分别为：

根据公式(37)和(39)，获得误差向量：

根据公式(38)和(40)，获得误差向量：

基于公式(30)和公式(31)，利用最小二乘法，可估计计算出入射信号的参数