數(shù)字化寬帶測向系統(tǒng)中的相位差測量及誤差分析

　　0 引言

　　在電子對抗領(lǐng)域中輻射源測向是一個基本問題。而干涉儀測向系統(tǒng)是目前精度相對較高的一種測向體制因而被廣泛使用。干涉儀測向體制的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高和工作頻率范圍寬，但目前使用的干涉儀系統(tǒng)還存在不足，主要包括：(1)在被動制導(dǎo)等領(lǐng)域中測向精度仍然不夠：(2)對現(xiàn)代雷達(dá)使用的寬帶脈壓信號適應(yīng)能力有限;(3)有待進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作頻率范圍。針對上述問題，本系列論文提出了數(shù)字化寬帶測向系統(tǒng)的整體解決方案，重點(diǎn)討論數(shù)字化相位差測量及誤差分析、概率解模糊算法和在測向精度和工作頻率范圍約束下如何進(jìn)行天線陣列基線設(shè)計三個問題。

　　本文是系列論文的第一篇，給出了數(shù)字化寬帶測向系統(tǒng)模型，討論了數(shù)字化相位差測量方法，推導(dǎo)了數(shù)字化相位測量的數(shù)字化方法誤差函數(shù)和由通道噪聲引起的信號相位誤差分布密度函數(shù)。相位差測量的精度直接影響系統(tǒng)測向的精度，還會影響解相位差模糊和天線陣列基線設(shè)置等一系列系統(tǒng)設(shè)計問題。傳統(tǒng)的相位差測量方法都是利用窄帶信號干涉原理把相位差轉(zhuǎn)化為幅度進(jìn)行測量的，因而其只能夠適用于窄帶信號的相位差測量，且測量精度受幅度測量誤差的影響較大。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字相位差測量技術(shù)被廣泛討論，但其都沒有論述數(shù)字化方法對相位差測量的影響和噪聲情況下相位測量的誤差分布。本文提出的數(shù)字化相位差測量方法，其基本思想是把信號轉(zhuǎn)換到頻率域，利用信號的相位譜直接完成在給定頻率點(diǎn)上相位差的測量，且全面的分析了相位差測量誤差。

　　1 數(shù)字化寬帶測向系統(tǒng)模型

　　非均勻線陣的天線數(shù)為m，天線的間距分別為d1，d2，L dm-1寬帶入射信號分別為s(t)，入射方向與陣列法線的交角分別為θ。

　　其中τ信號在第i個天線上相對于第O個天線的時間延遲，c是光速常數(shù)，di(l=1，2，L，m一1)為天線間距。對式(2)兩邊同做傅立葉變換：

　　式(4)中φs(f)表示信號s的相位譜;φi為由噪聲譜對信號相位譜影響產(chǎn)生的誤差。作如下的相位差變換：

　　式(6)中相位差△φxi(f)是無模糊的相位差。然而實(shí)際中由于天線陣列的間距大于半波長因而相位差是有模糊的。