[发明专利]一种宽带双极化天线阵列装置及高分辨测向方法

说明书

本发明属于电磁场与微波技术领域，具体的说是一种可用于雷达等无线电通信系统中的宽带双极化天线阵列装置及高分辨测向方法，其特征在于设有六单元超宽带背腔式双极化对数周期天线阵列，以构成十二端口网络的多基线测向系统，其中每个单元为双极化结构，提供两个极化端口，每个天线单元在主辐射方向上形成极化正交的电磁场，超宽带背腔式双极化对数周期天线阵列由金属安装底盘、宽带微波吸波材料以及三个超宽带背腔式双极化对数周期天线单元，其中天线罩的外形为近圆锥形，本发明，能够同时实现对辐射源信号的二维波达方向的高分辨估计和极化参数的联合测量。

技术领域：

本发明属于电磁场与微波技术领域，具体的说是一种可用于雷达等无线电通信系统中的宽带双极化天线阵列装置及高分辨测向方法。

背景技术：

在无线电导航、电子侦察、电子跟踪和电子对抗等电子系统中，一个很重要的任务是测定目标的方位。测向或称波达方向(DOA,Direction of Arrival)估计，作为阵列信号处理领域的一个重要研究方向广泛应用于雷达、通信、声纳、地震、勘探、射电天文以及生物医学工程等众多领域。在军事上，现代电子战环境中，信号源密集、复杂、多变，实际测向空间内往往存在多部雷达(辐射源)要求对这些辐射源精确测向，传统测向体制因自身的缺陷而难以完成使命，这就急需一种能对空间内多个辐射源进行同时、实时精确测向的新系统。现代战争对导弹等终端毁伤武器的智能化、精确化、抗干扰能力、实时性等提出了新要求；雷达导引头是导弹的目标信息获取与识别系统，随着电子对抗技术的迅速发展，对雷达导引头的多目标识别及抗干扰能力的要求也越来越高。在以信息战为特征的现代战场中，各种雷达诱饵充斥，与假目标一起对目标跟踪雷达形成干扰，造成对目标的测角偏差，甚至使导引头失去跟踪目标；单脉冲测角是雷达导引头较传统和常用的测角方式，单脉冲天线对目标进行角度测量时，其和波束的主瓣内通常只有一个目标，当和波束的主瓣内出现多个目标时，传统单脉冲测角技术无法分辨这些目标，致使测角误差明显增大，角度欺骗式干扰和拖曳式诱饵干扰就是设法使雷达导引头单脉冲天线和波束的主瓣内出现多个不可分辨目标，诱导导引头在错误的角度跟踪目标，以使导弹拦截目标失败。为对抗角度欺骗式干扰和拖曳式诱饵干扰，需实现对原来不可分辨目标的有效分辨。同时，为实现对密集目标的精确打击，提高攻击敌方编队能力，同样需要提高雷达导引头对多目标的分辨率，使雷达导引头具有更高的角度分辨能力；一种有效的技术途径是采用数字阵列雷达导引头，它通过阵列信号处理中的角度超分辨估计技术可实现同波束内多目标的分辨，提高导引头对编队入侵目标、拖曳式干扰目标、密集目标的分辨能力，显著提高雷达导引头的作战性能和抗干扰能力。在民用上，随着无线电通信事业的迅速发展，无线电频谱资源日趋紧张，无线电干扰事件也日趋增多，通过测向查找干扰源也越来越重要；同时在现代电子对抗领域，待测辐射源侦察测向一直是一个非常重要的组成部分。对待测辐射源进行精确测向不仅能够知道待测源的方向，而且将精确的测向数据与精确的到达时间结合可以直接对待测辐射源定位。实践中发现，多信号同时测向对测向技术提出了新的挑战。阵列信号处理的空间谱估计技术可以提高空间信号的角度估计精度、角度分辨力等，它是一种不同于传统的幅度测向法与相位测向法的全新测向方法，可以突破常称的“瑞利限”，提高空域测向精度，同时在宽开的接收信号中检测多个信号的方向。空间谱估计技术的辐射源接收天线一般采用阵列天线结构。目前的一些测向设备一般采用均匀线阵或均匀圆阵。

传统的无线电测向设备一般采用单极化天线形式，仅能感知和测量入射电磁波的单极化信息，并且目前的技术水平已经较为成熟，在目标检测、参数测量和跟踪等方面的而技术指标相对稳定；为了适应新一代电子侦察与测向系统的技术要求，具有更为强大的多参数参量功能的无线电测向设备已成为测向领域重要的发展趋势。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种具有占用的空间小、能够实现多个辐射源的超分辨测向、极化敏感和适合于工程实现等优点的宽带双极化天线阵列装置及高分辨测向方法。

本发明通过以下措施达到：