相位干涉儀測向算法的Simulink仿真

姜水橋　李有

【摘 要】相位干涉儀測向方法是一種重要的無線電測向方法，它不受信號幅度衰減的影響，只與電磁波到達不同天線陣元的時間有關(guān)，并且可以利用計算機快速計算。本文采用Simulink圖形化編程語言，分別從時域和頻域兩個角度對相位干涉儀測向算法進行了計算機仿真，仿真結(jié)果表明該算法具有較高的測向精度。

【關(guān)鍵詞】無線電測向；相位干涉儀；Simulink仿真

中圖分類號： TH744.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）35-0131-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.055

Simulink Simulation of Direction-finding Algorithm of Phase Interferometer

JIANG Shui-qiao LI You

（National University of Defense Technology， Wuhan Hubei 430010， China）

【Abstract】Phase interferometer direction-finding is an important method in radio direction-finding. It only related to the time division of wave arrival between different antenna elements without be affected by the signal amplitude attenuation， and can be quickly calculated by computer. In this paper， the graphical programming language Simulink is adopted to simulate the direction-finding algorithm of phase interferometer respectively from the time domain and frequency domain. The simulation results show that the accuracy of the direction-finding algorithm is acceptable.

【Key words】Radio direction finding； Phase interferometer； Simulink simulation

0 引言

無線電測向是利用無線電定向測量設(shè)備確定正在工作的目標無線電發(fā)射臺（輻射源）的方位的過程，在無線電管理領(lǐng)域有著極其重要的作用。無線電測向的物理基礎(chǔ)是無線電波在均勻媒質(zhì)中傳播的勻速直線特性以及定向天線接收電波的方向性。所有的測向設(shè)備從測量技術(shù)的本質(zhì)上來說，都是利用天線輸出信號在振幅或相位上反映出來的與目標來波方位有關(guān)的特性進行測量。相位干涉儀測向算法顧名思義是利用無線電信號到達測向天線的相位信息來進行測向的，這種算法不受信號強度衰減的影響，與振幅法相比具有更高的測向精度[1]。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中[2-4]。本文將利用Simulink對相位干涉儀側(cè)向算法的理論原理及實現(xiàn)過程進行仿真

1 相位干涉儀測向原理

相位法測向是通過測量兩副或多副位于不同波前的天線輸出信號的相位差進行測向，是無線電測向的一種重要技術(shù)手段，該方法可以利用計算機進行快速計算，在無線電測向領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用[5]。

以單基線干涉儀測向為例，其電波到達相鄰天線陣元形成的波程差如圖1所示[6-7]。圖中測向天線陣由兩個陣元組成，假設(shè)輻射源與陣元相距很遠，所以可認為輻射源發(fā)射到陣元1和2的信號平行。假設(shè)陣元1和陣元2之間的間距為d，來波方向與陣列法線方向的夾角為θ。測向的實質(zhì)是測量夾角θ。

陣元1和陣元2接收到的信號傳播存在波程差，因而也存在相位差。設(shè)陣元1接收信號為

從上可以看出，信號傳播距離差為Δl=d×sinθ，則相位差為：

Δφ=2π×d×sinθ/λ

實際中d、λ均已知，所以只要得到陣元1和2接收信號的相位差，便可以求出θ。需要注意的是，為了避免相位模糊問題，常需要滿足條件Δφ<π，Δφmax=2π×d/λ<π，即d必須小于λ/2。

1.1 時域干涉儀測向原理

1.2 頻域干涉儀測向原理

對r1（t），r2（t）分別作FFT可得

式中RI（ω）與RI（ω）分別為信號頻譜的虛部與實部，可求出兩陣元接收信號的相位差為

然后可采用前述相同的方法得到方向角的估計。

2 Simulink建模

現(xiàn)代數(shù)字通信通常采取二進制，本文選取二進制隨機數(shù)作為BPSK調(diào)制的基帶信號，在此基礎(chǔ)上加入高斯白噪聲來模擬實際環(huán)境中的信號。為模擬兩路天線單元的信號，在BPSK信號的基礎(chǔ)上加入一定角度的相移，并加入高斯白噪聲。將以上所得的兩路信號分別經(jīng)過時域和頻域計算，分別得到時域和頻域的相位干涉法測向結(jié)果。側(cè)向算法的Simulink模型與仿真結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)本文第2部分的理論，計算出個各模塊的參數(shù)如表1所示。

通過設(shè)置不同相位差進行仿真實驗，時域和頻域測向仿真結(jié)果如表2所示。

從仿真結(jié)果可以看出，對不同方向的來波方向均可以較準確的測出來波方向，測向誤差在滿足側(cè)向要求。

3 結(jié)束語

相位干涉儀測向方法不受信號幅度衰減的影響，可以通過計算機進行快速計算，測向速度快，測向精度高，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，相位法測向已成為無線電測向的重要方法。

【參考文獻】

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（上接第132頁）

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