学号：20000300055

姓名：王铎澎

嵌牛导读：该篇文章主要介绍了当下较为流行的单脉冲测角技术

嵌牛正文：

研究背景：

跟踪雷达系统用来测量目标相对于雷达的距离、方位角、俯仰角和速度。通过利用这些参数并保持对这些测量参数的跟踪,跟踪雷达能够预测未来时刻的目标参数值。目标跟踪对于军用雷达和大多数的民用雷达都是很重要的。在军用雷达中,目标跟踪决定着武器的火力控制及导弹的制导;实际上,没有正确的目标跟踪,导弹制导是不可能的。商用雷达系统,如民用航空管制雷达,可利用跟踪作为控制航班起飞和降落的一种手段。

研究目的：

现代精密跟踪测量雷达系统中，单脉冲雷达因其具有获得误差信息时间短、测角精度高和抗干扰能力强等优点而得到广泛应用．相位和差单脉冲雷达属于单脉冲雷达的一种，在众多测角方法中，比幅单脉冲测角方法以其测角精度高，角数据率高及算法简单易用得到了广泛的应用。

多波束形成方法：

抛物面天线：多馈源

阵列天线：子阵划分

本次报告中仅以抛物面天线多馈源产生的多波束作为讨论对象。

一维比幅单脉冲测角:

假定有两个相同且彼此部分重叠的波束，其示意图如图１所示，两个波束交叠于ＯＡ轴，当目标位于θｓ方向时，两个波束收到的信号强度相当，故称此轴为等信号轴；当目标偏向ＯＢ方向时，指向θｌ的左波束的回波要强一些；

当目标偏向ＯＣ方向时，指向θr的右波束的回波要强一些。因此，通过比较左、

右波束中目标回波信号的强弱可以判定目标偏离和波束指向θs的方向。这就是和差比幅单脉冲测角法的基本原理。

设天线电压方向性函数为F(),等信号OA的指向为0，则波束1，2的方向性函数为

为与波束最大值方向的倾角，用等信号法测量时，波束1和波束2收到的回波信号为：

为目标偏离等信号轴的角度。

对信号进行和差处理可获得目标信号的差值和和值，即

在等信号轴附近差信号及和信号可近似表示为归一化和差值为

由于正比于目标偏离的角度，故可用它来判断偏离的大小和方向，具体实物实现可参考下图：

仿真波形：

利用仿真中用到的数据，通过计算得到拟合表达式：

由下图，利用二次回归曲线拟合得到的圆点直线和原始数据绘制出来的直线基本上重合，可以看出，结果的误差是很小的。

二维（三通道）比幅单脉冲测角：

单脉冲雷达只需要一个回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。与传统的圆锥扫描法相比具有获得误差信息的时间短、较高的测角精度和较强抗干扰能力的优点。在单脉冲体制中，主要有振幅和差单脉冲雷达与相位和差单脉冲雷达两种。分析振幅和差单脉冲雷达的相关文献较多．而分析相位和差单脉冲雷达较少．且一般只分析一个平面的情况。相对于一维情况的基本原理性分析，二维情况的分析不是简单的两个天线的分析，而要考虑多天线的位置关系，其信号发射、接收、处理过程也较一维情况复杂。

下图展示了一个典型的单脉冲天线方向图。四个波束A、B、C和D分别代表四个圆锥扫描波束方向。四个馈源，主要是喇叭,用来产生单脉冲天线方向图。幅度单脉冲处理要求四个信号的相位相同,但具有不同的幅度

常规三通道单脉冲雷达如图1所示，天线接收信号经过混合器后得到和通道、方位差通道、俯仰差通道3个通道，只能得到一个目标的方位角和俯仰角。

根据常规的单脉冲雷达处理过程，当只存在一个目标时

式中：,为雷达经过和差处理得到的已知量；Tx和Ty是未知量，分别为目标的方位误差信号和俯仰误差信号。通过求解方程可以得到Tx和Ty，进而查表得到目标的角度信息。

当存在2个目标时，

式中：为第1个目标的信号幅度、方位误差信号、俯仰误差信号；为另一个目标的信号幅度、方位误差信号、俯仰误差信号，均为未知数。3个方程的通过分解实部和虚部得到6个方程，然而却存在8个未知数(信号幅度包含绝对值和相位2个参数)，显然是无法求解的，导致常规的单脉冲雷达无法分辨波束内的2个目标。为了求解未知量，需要增加方程的数量。

信号分析：

首先考虑方位误差信号，定义信号S1和S2为：

S1=A+D；

S2=B+C；

绘制当=0.15rad，=0.75rad不同角度下相应的S1，S2，，差比和曲线：

当=0.15rad时：

S1，S2                           S1+S2

S1-S2（S1-S2）/（S1+S2）

当=0.75rad时：

S1，S2                           S1+S2