相位干涉测向系统天线布阵形式讨论

0 引言

相位干涉仪测向技术广泛应用于天文、雷达、声纳等领域。将干涉仪原理应用于无线电测向始于上世纪五、六十年代，它具有精度高、结构简单、原理清晰、观测频带宽等优点。

相位干涉法测向是根据测向天线对不同到达方向电磁波的相位响应来测量目标方向的。本文将研究一维、二维和三维相位干涉仪的测向数学关系式，分析不同布阵形式时的测向条件和各自的特点，并讨论一种适合某项目的天线布阵形式。

1 相位干涉测向天线布阵形式

1.1 一维线阵情况

如图1所示，A、B为两个天线，间距为d，则A，B所接收远场目标信号的相位差为：φ=(2πd/λ)sinϑ，则：

记者在采访中还了解到，随着当前国家“双减”政策的不断推行，云南特肥市场热度不减。因为市场容量巨大，很多农资生产厂家和经销商纷纷在这里成立公司，搭建平台。巨大的市场容量背后潜藏着不稳定的风险，诸如盲目跟风炒概念、博噱头、过度营销产品等。面对乱象丛生的困局，如果再不紧急刹车，结局只能是将产品做死，将市场做烂。

  

图1 一维线阵干涉仪

sinϑ

(1)

上式中，λ为接收电磁波的波长；θ是从基线法线方向测得的电磁波的入射角。对(1)式求导，忽略测量期间d和λ的瞬变因素，得到ϑ的标准差为：

Δϑ

(2)

由(2)式可知：

1)测角误差与目标的入射方向ϑ有关，当ϑ→0°时，测角误差最小；当ϑ→90°时，测角误差趋进于无穷大。

2)测角误差与基线长度d和接收机相位一致性Δφ有关。

由一维线阵的测量原理可知，一维线阵无法同时获得高低角和方位角信息。

考虑其影响，意大利立法当局认为有必要制定具体措施，以便大大减少这种现象造成的污染。近8 000千米的意大利海岸线及其在地中海的中心位置意味着它特别“易受”这些废弃物可能对海洋环境造成的影响。因此禁止生产和销售含有微珠的化妆品和洗去型个人护理产品也是必要的。这些不可生物降解的微珠在海洋环境中积聚。一旦释放到水体中，它们就无法回收，并且与一般的微塑料一样，对生物多样性产生影响。

1.2 二维线阵情况

要求目标的方位角和高低角至少要用两个方程。因此，在与一维基线垂直方向上布置另外一条基线，即可完成高低角和方位角的同时测量，天线布阵如图2所示。

图中O、A、B为三个天线，天线对OA、OB构成两对正交的天线阵，基线长度均为d，P点为目标，C点为目标在XOY平面上的投影，目标入射方位角为α，高低角为β。

  

图2 L型线阵示意图

几何教学中大量内容都需要电化手段来演示，计算机辅助教学符合现代中学生的认知特点，寓教于乐，它能充分调动学生的视觉思维，让学生产生强烈的直观感受，使抽象的问题变得直观形象，这样极大地调动了学生学习的积极性﹑创造性和参与性。例如，关于三角形内角和是180°的问题，教师可运用多媒体技术把三角形的三个内角分割、旋转、移动，将三个角拼接在一起演示给学生，使得学生一看便知三角形内角和是180°。然后，教师可引导学生自制教具，模仿拼接过程，使学生更好地理解“三角形内角和是180°”的含义。

则入射信号到达OA天线对和OB天线对时所形成的相位差分别为:

2.3 影响患者全因死亡率的多因素分析 结合前述分析结果，将可能影响患者全因死亡率的危险因素纳入logistic风险模型，结果发现，年龄≥80岁是影响患者全因死亡率的不可更改的独立性危险因素（OR＞1，P＜0.001），单 non-HDL-C达标、双达标是影响患者全因死亡率的独立性保护因素（OR＜1，P＜0.05）。见表3。

 

(3)

 

(4)

通过对(3)、(4)式联立即可求出方位角和高低角。

 

(5)

 

(6)

取AB延长线与水平面的交点O为坐标原点，以OE为X轴(E为CD的中点)，依右手法则建立坐标系O-XYZ。目标位于P点，方位角为α，高低角为β。

众所周知，新课程改革倡导的是自主、合作、探究式的学习方式。新课程改革背景下的课堂教学首先强调的是学生的自主学习，只要是学生能够独立完成的学习任务，教师就不需要去花费更多的时间。反过来，只要是学生自主学习过程中没有办法解决的问题就是接下来课堂学习所要着力突破的。因此，无论学生以什么样的方式进行探究，都要强调他们的合作协同。因为这些疑难都是学生在自主学习过程中产生的，是个人的智慧所无法解决的，确实需要教师组织学生通过集体智慧加以突破。

传统的CAD设计方法在图纸的展示途径上，主要是以二维图纸模式来呈现建筑模型信息，此种图纸的构建方式只能将建筑施工中的某些基本构架进行分析，告知施工人员建筑结构的成果[11]。但是施工人员无法获取建筑的内部构造和相关的建筑信息，容易造成施工过程中信息更新不完整、图纸设计内容和实际施工之间存在差异，影响建筑设计施工的正常运行。

 

(7)

 

(8)

所以折衷考虑，目标的视角在仰角方向应在45°左右为最佳，方位角和高低角都能获得较好的测量精度。

定理1 发展算子Φ(t，t0)是一致指数不稳定的充要条件是存在常数K，p，λ>0使得对所有(t，t0)∈Δ和x∈X，有

粉煤灰降炭提质工艺技术是循环经济综合利用项目，因此从设计开始就以环保、节能、增效为理念，通过多年的理论研究和实验，该工艺得到了广泛的推广应用。在应用企业，粉煤灰综合利用率达到了95%以上，减少了环境污染，造福了企业周围的百姓，取得了良好的社会效益；浮选出的精煤，可作为电厂燃料，尾灰得到综合利用，为企业的发展拓宽了产业链，取得了良好的经济效益。

1)当β→0°时，方位角测角误差最小，高低角测角误差趋进于无穷大。

对(11)、(12)式求导可得出方位角和高低角的标准差为：

由(7)、(8)式可知：

1.3 三维线阵情况

三维线阵的天线布阵形式如图4所示。其中天线对AB、CD构成两对空间正交的天线阵，基线长度均为d。

现实工作环境中可观察到的工作重塑行为表现方式十分丰富。本文将研究者提出的各种分类方式概括为基于组织心理学视角的“重塑对象型分类”、基于工作要求—资源视角的“匹配策略型分类”以及其他的“补充型分类”。

  

图3 三维线阵示意图

对(3)、(4)式分别求导，忽略测量期间d和λ的瞬变因素，得到方位角和高低角的标准差为：

入射信号到达AB基线时所形成的相位差为：

 

(9)

通过推导可以得到入射信号到达CD基线时所形成的相位差为：

 

(10)

联立式(9)、(10)可得目标的方位角和高低角分别为：

 

(11)

 

(12)

2)当β→90°时，高低角测角误差最小，方位角测角误差趋进于无穷大。

“通过学习领会陈雷部长重要讲话精神，我们感到确立服务民生的发展理念，是水利部门贯彻落实科学发展观的具体体现，对民生水利内涵的认识更加深刻了，理念更加丰富了，定位也更加清晰了。这次会议为我们下一步在具体水利工作实践中更好地把握工作重点，更好地服务民生指明了方向。”一位来自西部的代表道出了大家的心声。

 

(13)

 

(14)

由式(13)、(14)可知：

1)高低角的测量误差主要与高低接收通道相位一致性ΔφAB和高低角的大小有关；

2)方位角的误差除了与方位接收通道相位一致性ΔφCD和方位角的大小有关外，还与高低角的大小和误差有关；

3)当α→0°，β→0°时，方位角和高低角的测量精度最高。

对比二维线阵情况可以看出，三维线阵提供了对高低角的直接测量，在角度计算方面相对简单。三维线阵在目标方位角和高低角都较小的情况下可获得最高的测量精度。

2 某系统天线布阵形式讨论

该系统为地面车载系统，由于受车辆长度和宽度的限制，测量基线的长度很短。同时该系统的探测目标在方位上的散布范围很小，只有几度左右；高低角的范围为40°至53°。根据该系统的探测范围并结合上述各种布阵形式的特点，以下对适合于本系统的天线布阵形式做简要讨论。

如2.2节所述，二维平面线阵适合于目标仰角在45°附近时角度的测量，恰好符合本系统要求的角度测量范围。

下面我们来讨论三维线阵。如2.3节所述，三维线阵在方位角和高低角都很小时可以获得最高的测量精度。本系统测量目标的方位角很小，由式(13)可知方位角的大小对方位角测量精度的影响可以忽略不计；高低角的测量范围较小，但角度值较大，由式(14)可知，高低角为45°时相对高低角为0°时的测量精度会下降倍。同时由式(13)可知高低角测量精度的下降也将间接导致方位角测量精度变差，所以我们同样考虑对三维线阵做简单的变形。

为了解决目标高低角较大时测量精度下降的问题我们考虑将高低基线进行旋转，变形后的天线布阵形式如图5所示。

  

图4 高低基线倾斜后布阵示意图

将高低基线以O点为圆点在XOZ平面内向后倾斜45°，过CD做垂直于AB延长线的垂面交AB延长线于P点，此时以PE为X轴，依右手法则构成新的坐标系P-X′Y′Z′。在新坐标系下，目标的方位角和高低角都只有几度，都可以达到最高的测角精度。此时测得的角度值是在P-X′Y′Z′坐标系下的目标坐标，要得到水平坐标系下的目标坐标还需进行一次坐标转换。通过将高低基线后倾，重新构造测量坐标系，使得方位角和高低角的测量精度都接近达到了三维线阵测量精度的极限值。

对比二维线阵和三维线阵，在三维线阵的情况下，目标出现在两对基线的等相位面的交线附近，此时可以获得最好的测量精度；在二维线阵情况下，目标高低角出现在45°附近，此时的方位角和高低角的测量精度较三维线阵将下降倍左右。综上所述，本系统将采用高低基线后倾的三维线阵的布阵形式。

3 三维线阵的应用情况

本系统对三维线阵进行了工程实现，并于前期进行了相应的试验，部分试验数据见图6、图7，试验结果表明三维线阵能够完成要求范围内的目标角度测量任务。

  

图5 高低角测量数据对比

  

图6 方位角测量数据对比

4 结束语

本文对相位干涉测向系统进行了一定的研究，讨论了一维、二维和三维相位干涉仪的测向基本关系式,分析了测向条件，研究了某系统的天线布阵方法。此外相对文中提到的布阵形式还有一些派生的布阵形式，虽然形式不同，但原理是一致的，可根据不同的要求和应用场合进行选择。

参考文献:

[1] 林象平.雷达对抗原理[M].西安：西北电讯工程学院出版社，1985.

[2] 赵业福.无线电跟踪测量系统[M].北京：国防工业出版社，2001.

[3] 李卿.二维数字化瞬时测向技术[J].电子对抗,1982(7):58-75.

[4] 张维奇，何靖，周玲厚.一种搜索匹配式相位干涉仪测角方法[J].遥测遥控,2013,34(2):46-51.

[5] 刘伟，付永庆，许达.二维相位干涉仪在相干干扰下的测向误差模型[J].中南大学学报(自然科学版).2015.46(4):1274-1280.