《Journal of Systems Engineering and Electronics》:Direction Finding for Wideband Signal and Multi-Target with Interferometer
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针对传统干涉仪无法有效处理宽带信号和多目标场景的难题,研究人员开展了频域相位干涉仪测向方法研究。该研究通过在频域计算相位差,并结合频谱幅度变化判断多目标,实现了对非重叠或部分重叠频谱多信号的有效测向。仿真结果表明,该方法能显著提升宽带信号测向性能,且信号带宽越宽,测向精度越高,为复杂电磁环境下的电子战装备发展提供了新技术途径。
在现代电子战中,精确测定辐射源信号的入射方向(Direction of Finding,DOA)是实现精确打击、导弹制导和电磁干扰等任务的核心技术。相位干涉仪因其结构简单、性能优异,已成为当前电子战中的主流测向技术装备。然而,传统干涉仪将信号建模为窄带信号,直接利用两通道接收信号的相位差计算目标方位角,这种方法对于宽带信号或多频混合信号不再适用。而当前及未来的电磁环境中存在大量宽带信号和多个信号同时存在的情况,传统干涉仪测向方法难以满足实际需求。
针对干涉仪测向技术,本文主要研究宽带信号和多信号场景下的测向问题。发表于《Journal of Systems Engineering and Electronics》的这项研究,提出了一种基于频域相位干涉仪的宽带信号测向直接求解方法,该方法可应用于频谱非重叠或部分重叠的多信号场景,扩展了传统干涉仪在复杂电磁环境中的应用能力。
关键技术方法
研究人员采用频域处理方案,对两通道数据进行快速傅里叶变换,在频谱幅度大于检测阈值的频域进行相位干涉处理。通过角度预估计判断信号频谱重叠情况,对重叠信号采用二维搜索算法求解各自方位角。关键技术包括频域相位差计算、多目标识别算法和相位解模糊处理,样本数据长度为1024点,信噪比适应范围达20dB。
方向寻找原理
基于单基线干涉仪模型,推导出相位差与入射角的理论关系式,建立了传统窄带信号测向数学模型。
宽带信号测向模型
将宽带信号视为多个窄带信号的组合,在频域各频率单元分别计算相位差,通过平均所有频率单元的估计结果获得精确角度值。
多目标测向方法
针对频谱非重叠多信号,在各信号对应频带分别进行测向;针对部分频谱重叠信号,利用非重叠部分角度估计结果推导重叠区域信号角度。
干涉仪测向方案
提出六步处理流程,包括频域信号检测、频域相位干涉、角度预估计、频谱重叠判断、混合信号角度计算和结果输出。
仿真分析
通过多信号测向性能、信号带宽影响、信噪比和采样点数效应三个方面的仿真验证方法有效性。结果表明,该方法对正弦波、调幅信号、调频信号、二进制相移键控信号和线性调频信号等多种信号类型均能实现有效测向,且宽带信号比窄带信号具有更好的测向性能,信号带宽越宽,角度估计精度越高。
研究结论与讨论
该研究提出的频域相位干涉仪方法有效解决了宽带信号测向难题,在频谱非重叠多信号场景下表现出良好性能。与传统时域干涉相比,该方法所需的信噪比更低,在信噪比适应性方面更具优势。研究表明,信号带宽越宽,频域信息越丰富,越有利于角度估计。对于频域完全重叠信号的处理仍是干涉仪测向的技术难点,也是该课题组未来的重点研究方向。这项工作为复杂电磁环境下的辐射源测向提供了新的技术途径,对电子侦察武器装备发展具有重要意义。