一种减少接收通道的干涉仪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于干涉仪无源定位系统实用技术领域，具体涉及一种能够减少接收通道 的干涉仪。
【背景技术】
[0002] 干涉仪测向依据电波在行进中，从不同方向来的电波到达测向天线阵时，在空间 上各测向天线单元接收的相位不同，因而相互间的相位差也不同，通过测定来波相位和相 位差，利用相位差和来波方向之间的关系可以解得信源或辐射源的方位角、俯仰角，从而实 现辐射源的定位。与其他探测手段相比，探测仪具有定位速度快、小型化等优点，因此广泛 应用于通信以及星载、机载、弹载等无源探测系统。
[0003] 在测向定位中，需要测得多个接收阵元之间的相位差，并且在后续的处理中，阵元 数越多，对干涉仪角度求取解模糊问题的约束越强，测向精度就越高，同时可以提高低信噪 比时的测向能力。因此，目前干涉仪尽量在有限的孔径条件下增加接收阵元数，增加空间信 息量。目前的接收体制中，接收阵元与接收通道之间为一一对应的关系，因此接收通道数随 着阵元数增加，这就提高了对接收机的要求。一方面增加了接收机的复杂性和系统功耗，另 一方面对多个接收机通道之间一致性的要求大幅提高。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种减少接收通道的干涉仪系统，在保证干涉仪测向精 度的条件下，将接收通道降至约接收阵元数的一半，降低了系统对接收机的要求。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案为：该系统包括由M个阵元组成的阵列、多个 接收通道、两个鉴相器以及角度计算器，阵列用于接收信号源发来的信号，从阵列中选取一 个阵元作为参考阵元，其余的阵元为非参考阵元，将参考阵元单独连接一个接收通道，记为 参考通道，将非参考阵元r个一组，每组非参考阵元共同连接一个接收通道，记为非参考通 道；则共N个非参考通道，TV =-?·。 r
[0006] 连接一组非参考阵元的接收通道通过开关在r个非参考阵元之间进行切换，各开 关的切换时间通过时钟同步，切换周期T小于信号源的平稳周期；将切换周期平均分为r 份，每r份时间内连接该组非参考阵元中的一个；参考阵元和参考通道在整个周期内保持 连接。
[0007] 每个接收通道连接一个模数转换器，用于将接收通道中接收的信号转换为数字信 号，其中参考接收通道获得数字信号为X〇,第i个非参考通道获得的数字信号为X i，其中r =1~N，数模转换器的转换频率为r/T。
[0008] 每个数模转换器的输出均分别连接两个鉴相器；鉴相器中将Xi按照其时间顺序划 分为r个子序列X n，Xi2. . .，Xy每个子序列的长度为切换周期的1/r ;i = 1~N ;同时对于 Xtl按照其时间顺序划分为r个子序列X仙Xtl2. ..，Xto，Xtll, Xtl2. ..，长度均为切换周期的 1/r ;将子序列Xil, Xi2. . .，Xh与子序列Xtll, Xtl2. . .，Xte对应项进行共轭相乘，分别对应得到每 个非参考阵元与参考阵元之间的空间相位项Rn，Ri2, ...，Ry对R n，Ri2, ...，Rk取相位并对 相位平均，获得各非参考阵元与参考阵元之间的空间相位差输出至角度计算器中。
[0009] 角度计算器利用相位差与角度之间的关系，求解方位角和俯仰角。
[0010] 优选地，r = 2。
[0011] 有益效果：
[0012] 1、本发明中接收阵元分时连接接收通道，使2个或者2个以上的接收阵元与一个 接收通道分时连接，可以大幅减少接收通道的数量，同时设置一个参考阵元和参考通道，为 后续处理中给出时频相位基准，避免时间相位和空间相位混叠，能够有效提取阵列空间相 位信息。在不减少接收阵元数量的基础上，大幅降低接收通道数量，在保证定位精度的同 时，降低接收机的复杂性。
[0013] 2、考虑到实际的模数转换器的转换频率，本发明中采用2个接收阵元连接一个接 收通道，这样不仅能够减少一半的接收通道，而且可以保证不需要采用较高频率的模数转 换器。
【附图说明】
[0014] 图1-7元均匀圆阵示意图，其中连接阵元之间的实线为基线；
[0015] 图2-接收通道框图；
[0016] 图3-本发明提出的干涉仪系统的框图；
[0017] 图4一4通道接收机采样及子序列划分时序图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0019] 实施例1、
[0020] 为了方便本发明叙述，并不失一般性，以M元均匀圆阵为例，。假设有一个空间辐 射源，相对于阵列的方位角为Θ，俯仰角为響，方位角定义为信源辐射方向在XOY平面的投 影与X轴的夹角，俯仰角定义为信源辐射方向与XOY平面的夹角，如图1所示。假设信号 s(t)为窄带信号，则阵列接收信号x(t)可以表示为阵列对信号的响应，即阵列导向矢量与 信号的乘积：
[0021] Χ(?^[αα(0,φ) α^Ο,φ) ... αΧ! \0,φ)\S(t) r … … / \?τ / , 、、⑴ = ^nLexP(M) exP(.M)…exP(.MWi)_exP(./(^ +(M)
[0022] 式中，A、ω、（Dci分别为信号的幅度、角频率和初相，g ^为阵元幅度增益， ... 为阵列的导向矢量，τ为转置符号，[Φ。（J)1 ... φ6]为各个阵元接收信号的空间相位，为Θ和供的函数，对于圆阵，空间相位可以表示为：
[0023] 於=2^/?cos(0 -沒)(2)
[0024] 两个接收阵元组成一条基线，如图1所示，基线可以看做一个二元直线阵，两阵元 之间的空间相位差为：
【主权项】
1. 一种减少接收通道的干涉仪系统，其特征在于，该系统包括由M个阵元组成的阵列、 多个接收通道、两个鉴相器以及角度计算器，所述阵列用于接收信号源发来的信号，从阵列 中选取一个阵元作为参考阵元，其余的阵元为非参考阵元，将参考阵元单独连接一个接收 通道，记为参考通道，将非参考阵元r个一组，每组非参考阵元共同连接一个接收通道，记 为非参考通道；则共N个非参考通道，
连接一组非参考阵元的接收通道通过开关在r个非参考阵元之间进行切换，各开关的 切换时间通过时钟同步，切换周期T小于信号源的平稳周期；将切换周期平均分为r份，每 r份时间内连接该组非参考阵元中的一个； 所述参考阵元和参考通道在整个周期内保持连接； 每个接收通道连接一个模数转换器，用于将接收通道中接收的信号转换为数字信号， 其中参考接收通道获得数字信号为X(i，第i个非参考通道获得的数字信号为Xi，其中r= 1~N，所述数模转换器的转换频率为r/T; 每个数模转换器的输出均分别连接两个鉴相器；所述鉴相器中将\按照其时间顺序划 分为r个子序列Xn，Xi2. . .，Xy每个子序列的长度为所述切换周期的1/r;i= 1~N;同时 对于\按照其时间顺序划分为r个子序列X_ \2. . .，X# . .，的长度均为所述切 换周期的1/r;将子序列Xn，Xi2. . .，Xi，与子序列X仙V. .，对应项进行共轭相乘，分别 对应得到每个非参考阵元与参考阵元之间的空间相位项Rn，Ri2,...，Ry对Rn，Ri2,...，Rh 取相位并对相位平均，获得各非参考阵元与参考阵元之间的空间相位差输出至角度计算器 中； 所述角度计算器利用相位差与角度之间的关系，求解方位角和俯仰角。
2. 如权利要求1所述的一种减少接收通道的干涉仪系统，其特征在于，r= 2。
【专利摘要】本发明提供了一种减少接收通道的干涉仪系统，其中接收机和接收通道配置为：M个阵元中选取一个阵元作为参考阵元，其余的阵元为非参考阵元，参考阵元与参考通道连接，非参考阵元r个一组，每组阵元连接一个接收通道，每个接收通道通过双工器在r个阵元之间切换，切换周期为T，切换周期应该与信号源的平稳周期相适应，并保证小于信号的平稳时间，各个双工器的切换时间通过时钟同步。将切换周期一分为r份，前每1/r个周期内各个通道顺次连接每组接收阵元中的一个，参考阵元和参考通道在整个周期内保持连接。这样可以通过分时复用的方式，实现以较少的接收通道实现信号接收。
【IPC分类】G01S3-46
【公开号】CN104808171
【申请号】CN201510182537
【发明人】徐兴安, 吴日恒, 范帅帅, 张腾
【申请人】中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月16日