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一种多波束测向方法研究与实现摘要：雷达方位角是雷达信号的主要参数精确、实时地测出雷达方位角对分选识别雷达信号和对雷达的实时干扰十分有效。本文主要介绍了一种多波束比幅测向方法论述了多波束测向系统的工作原理以及相应的实现方式通过对多波束测向天线进行波束整形处理和幅度一致性校正提高了测向精度。关键词：多波束测；向雷达；波束整形【分类号】：TP391.721引言现代电子战中面临密集、复杂和捷变的电子信号环境雷达侦察系统必须全频段、全方位、实时准确、高分辨率地测量雷达信号的各项参数[1]。随着相控阵雷达的广泛使用迫切需要研制高截获能力、高灵敏度、功能强大的适应现代电子战环境的新体制雷达侦察接收机多波束测向技术便是比较好的选择。2多波束测向原理多波束测向是通过比幅实现测向。多波束比幅测向技术是通过对覆盖所需侦察空域的2个或者3个喇叭天线所接收到的信号幅度进行比较来确定信号到达角度的三喇叭比幅测向系统要求每个喇叭天线和其接收通路都有着严格一致的幅度特性天线波束指向示意图如图1所示[2]。两波束比幅测向算法通常是当确定第M个波束信号为最大时在（M-1）号和（M+1）号波束中找出次最大波束号如（M-1）号为次最大则取式（2）计算；如（M+1）号波束为次最大则取式（3）计算从而确定辐射源的方位角。3多波束测向系统组成及工程实现3.1多波束测向系统组成多波束测向系统主要由测向天线阵列、幅相一致性接收通道、校正/自检通道和测向处理模块组成系统组成框图如图2所示。如图2所示测向天线阵接收到的信号经过N通道高灵敏度幅相一致性接收通道进行滤波、放大后按照需要分别送到测向处理模块；数字信道化处理模块对接收到的中频信号先进行高速A/D采样然后利用高性能FPGA对信号进行信道化处理完成脉内测频、数据校正、比幅测向、信号类型识别、数据存储与回放并将信号分选结果送给终端计算机；校正/自检通道通过N功分器将自检信号分为N路送给N个接收通道用以检测各接收通道是否工作正常。3.2接收通道幅度一致性校正从比幅测向原理我们知道提取通道幅度差信息的数学模型是假定各通道间的幅相特性完全一样通道间的幅度差仅仅由电磁波到达该通道天线时的增益差引起。而实际上天线的加工误差、器件的离散特性等种种原因造成通道间的幅相特性不可能完全一致要想提高测角精度必须对通道幅相特性进行仔细调配尽力向理想通道模型逼近[3]。限于现在的机加工水平即使严格挑选通道前端的微波器件并精心配置每一根电缆也很难满足系统对通道幅度一致性的苛刻要求因此必须通过校正手段去除大部分的通道幅度失衡误差。整个校正过程采用内置校正源法完成通过终端界面控制接收机内置校正源进行幅度校正将接收机通道间的固有幅度失衡误差测出并记录建立校正表通过校正后各通道的幅度一致性能得到比较好的保证。3.3天线波束整形处理传统比幅测向方法因为受到天线波束宽度和通道幅度一致性的影响波束宽度因频率和信号极化方式不同而有较大不同这势必降低测向精度。在理想的天线波速宽度下两个天线波束相交点的电平为-3dB但是在实际电子战系统中低频段天线波束宽度偏宽波束交点电平远远小于-3dB相邻两天线幅度差因斜率太低而影响测向分辨率；高频段天线波束宽度偏窄波束交点电平远远大于-3dB在一定程度下会影响系统工作灵敏度。为了提供测向精度需对天线波束进行波束整形处理满足理想的波束恒定性[4]。通常情况下不同天线的增益和波束宽度都会有些差异。波束整形处理就是根据频率先将相邻两个天线按照增益最高的波束归一化处理并且两天线波束相交点的电平值可以测出假如相交点电平不是-3dB需要将相交点电平乘以一个系数使之等于-3dB这个系数就是天线波束的整形值。整个系统按照频率对天线波束建整形系数表经过波束整形处理后进行比幅测向计算即在波束恒定情况下可以获得高的测向精度。天线波束整形处理对比图如图3所示。3.4测向处理模块对于数字信道化之后的各自信道信号利用门限检测模块得到信号保宽通过保宽来选择实际信号所在的通道将两路中频信号送给比幅测向模块进行测向。比幅测向模块分别对两路复信号进行求模值平方再取对数运算利用测量频率查表得到天线对应的波束宽度整形系数和幅度校正值按照比幅测向计算公式计算得到信号到达方位角。幅度差法测向对信噪比要求较高用8点幅度差的平均减少噪声对比幅测向的影响则输入信号幅度差为：4工程样机测试结果以测试2GHz～6GHz波段频率范围为例本设计中多波束测向系统在实验室条件下成功实现各项指标测频精度小于0.5MHz测向精度小于1.5°具有信号处