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测角问题

1年前浏览397
一、问题描述

        群内小伙伴提了一个关于测角的问题:雷达天线旁瓣有强目标为什么会引起测角不准?

 

二、测角原理(以FMCW体制雷达为例)

        基于多阵元天线,MIMO雷达采用M个通道发射互相正交的信号,多波形信号在空间保持独立,经过目标的散射,被N个接收阵元接收,每个阵元都采用M个匹配滤波器对回波进行匹配,从而可以得到 M×N个通道的回波数据;

   最简单的角度测算原理如下:由距离差引起的两个接收天线信号的相位差为: ,从而可以得到



三、天线波束
  再来看看天线的方向图,包含一个主瓣和两个电平较高的旁瓣,若此时的主瓣强度18dbi,该副瓣电平也达到13dBi左右的增益强度。

  如果旁瓣电平较高,会导致回波方向的改变,d是天线主瓣波束所定义的回波路径(对应Main lobe),d1是天线旁瓣电平测到的回波信号(Side lobe 1 或Side lobe 2),导致接收天线的路径经差Delta_d变化,如下图所示,物体距离的很小变化即可导致距离FFT或多普勒FFT峰值的相位变化。该结果被用于执行角度估算,相位信息对距离的细微变化是比较敏感的,因此对测角会产生影响。

     

四、解决方案
  从天线设计入手,降低旁瓣电平,避免测角带来的误差;阵列天线降低旁瓣的方式常用的就是使用不同的电流分布规律。对平面直线阵而言,激励电流的幅度自中心向两端锥削可以降低副瓣。天线阵列副瓣电平的控制理论方法可以从以下几方面入手:道尔夫-切比雪夫综合法、功率方向图综合法、小间距阵列综合法和泰勒综合法等;

说明:脉冲雷达测角的方式包含比相、比幅测角,而FMCW雷达用相位信息测角,不同体制的雷达,在测角方式上存在细微差异。文中原理解析是站在天线的角度来观察问题,若有不正之处或其他伙伴有不同见解,欢迎留言告知。



来源:雷达天线站
理论控制
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首次发布时间:2023-06-06
最近编辑:1年前
雷达天线站
硕士 专注天线仿真和设计
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