第 3章 雷达的方向测量和定位
第 3章 雷达的方向测量和定位
3.1 概述
3.2 振幅法测向
3`3 相位法测向
3.1 概述
目的
方法
主要技术指标
1,测向的目的
? 信号分选识别
? 引导干扰
? 指示威胁方向
? 引导杀伤武器
? 辅助定位
2,测向的方法
1） 根据测向原理测向方法分为：
a） 振幅法测向：
利用信号的相对幅度大小, 确定信号的到达方向 。
主要方法有：
最大信号法
等信号法
比较信号法
b) 相位法测向
利用信号的相位差大小, 确定信号的到达方向
2） 根据波束扫描测向方法分为
a) 同时波束法
利用多个独立天线实现
b) 顺序波束法
利用窄波束天线连续搜索实现
3,主要技术指标
1) 测角精度和角度分辨力
2) 测角范围, 瞬时视野, 角度搜索概率和搜索时间
3) 测向系统灵敏度和动态范围
3,2 振幅法测向
? 全向振幅单脉冲测向
? 多波束测向
1.全向振幅单脉冲测向技术
全向振幅单脉冲系统使用 N个相同方向图函数的天
线, 均匀分布到 360度方向 。 四天线全向振幅单脉冲原理
如图
带通滤波器
带通滤波器
带通滤波器
带通滤波器
射频放大
射频放大
射频放大
射频放大
检波
检波
检波
检波
对数放大
对数放大
对数放大
对数放大
信
号
处
理
基本特点：
N个同方向图天线均匀分布在 [0,2?]方位内，
天线方向图函数为：
每个天线分别联接接收机，接收机为,
射频放大＋检波＋对数视放
信号处理方法有相邻比幅和全方向比幅两种 。
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2,相邻比幅法
信号方向 ?位于两相邻天线间：
如图示
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相邻比幅法（续）
系统输出对数电压比
由 R反解可以得到 ?,采用高斯方向图函数时
k=1时得到
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相邻比幅法（续）
反解得到
对 ?求全微分，得到系统测向误差为
可见，波束越窄、天线越多，误差越小。但波束越窄
交点损失 L越大。给定的交点损失 L(dB),波束宽度为：
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3,全方向比幅法
对各天线的输出取加权和
其中，, 超过此范围时按照 2?取模。
无模糊方向估计
全方向比幅测向法的主要优点是, 对各种天线函数的适
应性强, 测向误差小, 没有强信号造成的虚假测向, 但
信号处理复杂, 不能进行多信号测向 。
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4,多波束测向技术
多波束测向系统由 N个同时的窄波束覆盖测向范
围 ?AOA,它有两种形成方法：
?集中参数微波馈电网络构成的多波束天线阵；
?空间分布的馈电构成的多波束天线阵 。
典型的集中参数的微波馈电网络构成的多波束
天线阵是罗特曼透镜。
多波束测向技术 (续）
如图示
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测
向
接
收
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多波束测向技术 (续）
N元线阵在 ?方向的输出为：
相位差为：
经过 li长度的传输线, 引起传输相差：
经透镜在 j输出口的输出：
,j=0,1,…N-1
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3.3 相位法测向
1,数字式相位干涉仪测向
? 线性相位多模园阵测向
? 数字式相位干涉仪测向
1,数字式相位干涉仪测向
1) 单基线相位干涉仪测向
在原理上相位干涉仪可以实现对单脉冲的测向, 因此又
称为相位单脉冲 。 下面利用单基线的相位干涉仪说明其
原理, 如图
接收机 接收机鉴相器
角度变换
?
l
角度信息
数字式相位干涉仪测向 (续）
天线阵输出信号相位差
正交相位检波输出
测向输出
无模糊测角范围 [－ ?max,?max]：
l越长精度越高, 但无模糊测角范围越小 。
数字测向：对 US,UC极性量化, 形成编码输出 。
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2） 一维多基线相位干涉仪测向
在多基线相位干涉仪中, 利用长基线保证精度, 短基线
保证测角范围 。 3基线相位干涉仪原理图如下：
射频放大 混频器 限幅放大
射频放大 混频器 限幅放大
射频放大 混频器 限幅放大
射频放大 混频器 限幅放大
本振
鉴相器
鉴相器
鉴相器
加减
、
极性
量化器
编码
校正
电路 方
位
码
输
出
l
1
l
2
l
3
一维多基线相位干涉仪测向（续）
其中 0天线为基准天线，它与其它天线的基线长度分别
为 l1,l2,l3，
且满足经过鉴相得到 6个输出信号：
其中：
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一维多基线相位干涉仪测向（续）
这 6路信号经过加减电路, 极性量化器, 校正编码器产
生 8bit方向码输出, 其方法与比相法瞬时测频接收机类似 。
设基线数为 k,相邻基线长度比为 n,最长基线编码器的
量化位数为 m,则测向精度为
相位干涉仪测向具有较高的测向精度，但测向范围不
能覆盖全方位，而且没有同时信号分辨能力。同时必须
先对信号进行频率测量，才能进行方向测量。
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2,线性相位多模圆阵测向
线性相位多模圆阵是全向测向系统, 其原理如图示：
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1
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N
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信号方向
圆阵
天线
馈电
网络
Bulter
矩阵
鉴相
器组
加减
极性
量化
编码
校正
电路
0
U
1
U
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U
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方向码
输出
线性相位多模圆阵测向（续）
当信号从 ?方向得到天线阵面时, 在个阵元上的激励电
压为
其中 U为接收的复信号, 对天线输出信号进行加权合
成, 得到园阵天线输出为：
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线性相位多模圆阵测向（续）
其中 W=2?R/?。 上式可以用贝塞耳函数近似, 即系统的馈电网络
(Bulter矩阵 )为：
测向系统只需利用 k=0,1,2,4…N/2的输出, 进行数字鉴相, 测向, 可
得到数字测向结果 。 单位角度量化
多模圆阵是一种宽带测向技术，信号的频率不影响测向。工作带
宽取决与天线和馈电网络的带宽。它没有同时信号分辨能力。
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第 3章 雷达的方向测量和定位
3.1 概述
3.2 振幅法测向
3`3 相位法测向
3.1 概述
目的
方法
主要技术指标
1,测向的目的
? 信号分选识别
? 引导干扰
? 指示威胁方向
? 引导杀伤武器
? 辅助定位
2,测向的方法
1） 根据测向原理测向方法分为：
a） 振幅法测向：
利用信号的相对幅度大小, 确定信号的到达方向 。
主要方法有：
最大信号法
等信号法
比较信号法
b) 相位法测向
利用信号的相位差大小, 确定信号的到达方向
2） 根据波束扫描测向方法分为
a) 同时波束法
利用多个独立天线实现
b) 顺序波束法
利用窄波束天线连续搜索实现
3,主要技术指标
1) 测角精度和角度分辨力
2) 测角范围, 瞬时视野, 角度搜索概率和搜索时间
3) 测向系统灵敏度和动态范围
3,2 振幅法测向
? 全向振幅单脉冲测向
? 多波束测向
1.全向振幅单脉冲测向技术
全向振幅单脉冲系统使用 N个相同方向图函数的天
线, 均匀分布到 360度方向 。 四天线全向振幅单脉冲原理
如图
带通滤波器
带通滤波器
带通滤波器
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基本特点：
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2,相邻比幅法
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相邻比幅法（续）
反解得到
对 ?求全微分，得到系统测向误差为
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交点损失 L越大。给定的交点损失 L(dB),波束宽度为：
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3,全方向比幅法
对各天线的输出取加权和
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多波束测向系统由 N个同时的窄波束覆盖测向范
围 ?AOA,它有两种形成方法：
?集中参数微波馈电网络构成的多波束天线阵；
?空间分布的馈电构成的多波束天线阵 。
典型的集中参数的微波馈电网络构成的多波束
天线阵是罗特曼透镜。
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如图示
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3.3 相位法测向
1,数字式相位干涉仪测向
? 线性相位多模园阵测向
? 数字式相位干涉仪测向
1,数字式相位干涉仪测向
1) 单基线相位干涉仪测向
在原理上相位干涉仪可以实现对单脉冲的测向, 因此又
称为相位单脉冲 。 下面利用单基线的相位干涉仪说明其
原理, 如图
接收机 接收机鉴相器
角度变换
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数字式相位干涉仪测向 (续）
天线阵输出信号相位差
正交相位检波输出
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无模糊测角范围 [－ ?max,?max]：
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2） 一维多基线相位干涉仪测向
在多基线相位干涉仪中, 利用长基线保证精度, 短基线
保证测角范围 。 3基线相位干涉仪原理图如下：
射频放大 混频器 限幅放大
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一维多基线相位干涉仪测向（续）
其中 0天线为基准天线，它与其它天线的基线长度分别
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这 6路信号经过加减电路, 极性量化器, 校正编码器产
生 8bit方向码输出, 其方法与比相法瞬时测频接收机类似 。
设基线数为 k,相邻基线长度比为 n,最长基线编码器的
量化位数为 m,则测向精度为
相位干涉仪测向具有较高的测向精度，但测向范围不
能覆盖全方位，而且没有同时信号分辨能力。同时必须
先对信号进行频率测量，才能进行方向测量。
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2,线性相位多模圆阵测向
线性相位多模圆阵是全向测向系统, 其原理如图示：
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信号方向
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其中 W=2?R/?。 上式可以用贝塞耳函数近似, 即系统的馈电网络
(Bulter矩阵 )为：
测向系统只需利用 k=0,1,2,4…N/2的输出, 进行数字鉴相, 测向, 可
得到数字测向结果 。 单位角度量化
多模圆阵是一种宽带测向技术，信号的频率不影响测向。工作带
宽取决与天线和馈电网络的带宽。它没有同时信号分辨能力。
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