数字化宽带测向系统中的相位差测量及误差分析

　　0 引言

　　在电子对抗领域中辐射源测向是一个基本问题。而干涉仪测向系统是目前精度相对较高的一种测向体制因而被广泛使用。干涉仪测向体制的主要优点是精度高和工作频率范围宽，但目前使用的干涉仪系统还存在不足，主要包括：(1)在被动制导等领域中测向精度仍然不够：(2)对现代雷达使用的宽带脉压信号适应能力有限;(3)有待进一步提高系统的工作频率范围。针对上述问题，本系列论文提出了数字化宽带测向系统的整体解决方案，重点讨论数字化相位差测量及误差分析、概率解模糊算法和在测向精度和工作频率范围约束下如何进行天线阵列基线设计三个问题。

　　本文是系列论文的第一篇，给出了数字化宽带测向系统模型，讨论了数字化相位差测量方法，推导了数字化相位测量的数字化方法误差函数和由通道噪声引起的信号相位误差分布密度函数。相位差测量的精度直接影响系统测向的精度，还会影响解相位差模糊和天线阵列基线设置等一系列系统设计问题。传统的相位差测量方法都是利用窄带信号干涉原理把相位差转化为幅度进行测量的，因而其只能够适用于窄带信号的相位差测量，且测量精度受幅度测量误差的影响较大。随着数字技术的发展，数字相位差测量技术被广泛讨论，但其都没有论述数字化方法对相位差测量的影响和噪声情况下相位测量的误差分布。本文提出的数字化相位差测量方法，其基本思想是把信号转换到频率域，利用信号的相位谱直接完成在给定频率点上相位差的测量，且全面的分析了相位差测量误差。

　　1 数字化宽带测向系统模型

　　非均匀线阵的天线数为m，天线的间距分别为d1，d2，L dm-1宽带入射信号分别为s(t)，入射方向与阵列法线的交角分别为θ。

　　其中τ信号在第i个天线上相对于第O个天线的时间延迟，c是光速常数，di(l=1，2，L，m一1)为天线间距。对式(2)两边同做傅立叶变换：

　　式(4)中φs(f)表示信号s的相位谱;φi为由噪声谱对信号相位谱影响产生的误差。作如下的相位差变换：

　　式(6)中相位差△φxi(f)是无模糊的相位差。然而实际中由于天线阵列的间距大于半波长因而相位差是有模糊的。