相控陣雷達中和差波束目的和差波束原理介紹

(一) 相控陣雷達中和差波束的目的

相控陣形成和差波束的目的是為了提高陣面的測角精度，由于天線波束3dB帶寬的存在，因此為了提高測角精度，往往會引入和差波束的技術來提高該指標。26G雷達面陣的輸出3個通道分別是和波束通道、方位差通道以及俯仰差通道，采樣的方法是半陣法，即左右陣元（如果是俯仰角方向的話則是上下陣元）的方向圖相加可獲得和波束，相減可獲差波束，利用這兩個接收通道信號之比，可以在方位角上獲得較高的測角精度，同樣利用俯仰差通道和和波束通道之比，可以獲得較高的俯仰角測角精度。由于兩者原理是一樣的，下面的討論均以方位角度方向做原理闡述。

(二) 和差波束原理介紹

相控陣雷達可以對每個發射或接收通道進行相位補償以此獲得目標點最大同相信號疊加，因此在相控陣雷達中都會存在移相器（也可稱為加權，給每個輸出信號引入相位加權）。如下圖1所示：

圖1：信號加權示意圖

將接收支路進行加權后相加則就形成了和波束通道。如果想引入差波束通道，則需在前端將陣列一分為二，將兩個陣列分別進行求和和作差，以此獲得一個和波束通道，以及一個差波束通道。如圖2所示：

圖2：和波束通道和差波束通道示意圖

現假設在有陣元間距為d的均勻等距線陣（方向角），陣元個數為2N，目標實際方向為θ的一個目標。以上圖2為示例圖，并以第一個陣元為參考點，則左半陣的導向矢量為

而右半陣的導向矢量為

設W為陣列的加權值，若要使波束形成指向θ0，可取WL= aL(θ0)，WR= aR(θ0)。假設在幅度理想情況下（振元幅度相同，均為1）。則左邊陣的輸出：

可以看出左半陣信號的相位是由移相器設置值??以及陣元間距引起的相位值aL(θ)共同決定的。

同理右半陣信號的輸出為：

對于和波束則是：

對于差波束則是：

兩者之比為：

從上式可以發現，通過差波束和和波束通道的兩者比值，可以獲得波束指向和實際目標的角度差，以此可以提高測角的精度。對于俯仰差類似，只是將左右陣面類比成上下陣面即可。

審核編輯：黃飛

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