数字校正在角误差测量中的应用

２００６年１２月　火控雷达技术　第３５卷　文章编号：１（）Ｕ８—８６５２（ｇ（１０６）（）４—０３４　００３　数字校正在角误差测量中的应用　高　剑　（西安电子工程研究所　西安　７ｌ（）１Ｏ０）　【摘要】　分析单脉冲跟踪雷达和差通道幅相不平衡及Ｉ、Ｑ不正交性对角误差测量的影响。并　提供一种Ｉ、Ｑ正交校正与和差支路幅相不平衡校正的方法。　关键词：和差校正；镜频　中图分类号：ＴＮ　９１　１．７２；ＴＮ　９５　文献标识码：Ａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｅｒｒｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　（Ｘｉ’ｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ￣Ｅｎｇｉｎｅｅｔ　ｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｔ‘　＾Ｉｎｓｔｉｔｌｔｔｅ，．Ｘ　’“，　。７１（）］００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　ＦＥｅ　ｅｆｆｃｍ　ｏｆ　ｉｎｏｎｏｐｕｌｓｅ　Ｉｒａｅｋｉｎｇ　ｒａｄａｒ　ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ　ａｍｐｌｉｌ　ｕｄｅ　ｐｈａｓｅ　ｉｎ　ＳＵＨＩ．．ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｕｎｏｌｈｏｇｏｎａｌｉｌｙ　ｏｆ　Ｉ　ａｎｄ　Ｑ　ｏｎ　ａｎｇｕｌａｒ　ｅｒｒｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ａ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｃｏｒｒｅｃｔ　Ｉ　ａｎｄ　Ｑ　Ｏｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ａｍｐｌｉｔ　ｕｄｅ　０ｆ　ｓｕｎ１一ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：５ｕｎｌ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｃｏｒｒｅｃｌｉｏｎ；ｉｍａｇｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　１　引言　振幅和差式单脉冲雷达取得角误差的基本方法是将和、差两个通道所接收到的信号进行比幅测角。假设　和路信号为三一　，十　，差路信号为△＝△，＋　其归一化角误差公式如下：　￡一是△／∑一ｋ［（．∑，△，十∑。△。）＋ｊ（２，　一　△，）］／（　＋∑　）　其中：走为比例系数，它与雷达参数、目标强度等因素有关（下文中为分析方便，设是一１）　上式中当１、Ｑ信号完全正交时，虚部为零，由此得：　￡一Ｒｅ（ｚＶＺ）一ｌ△／　ｌ　ｃｏｓ５ｐ　为差信号与和信号的相位差，理想情况下，当目标偏离天线轴线方向时，　或者是０。，或者是１８０。，它反映了　角误差信号的极性，也就是目标偏离轴线的方向。但是，在实际电路中差信号与和路信号经过不同电路存在　相位差（不严格同相或反相），１、Ｑ信号存在不正交性。这些都会引起角误差信号的偏差，进而影响雷达跟踪　精度。　２　数学分析　２．１　Ｉ、Ｑ不平衡对角误差信号的影响　理想情况下，经过正交鉴相的复数视频信号可表示为：　Ｘ　＝ＣＯＳ（　ｆ）＋ｊｓｉｎ（ｃｏｔ）一，　十ｊＱ　其中：　一ｃｏｓ（ｒｏｔ），Ｑ，　一ｓｉｎ（　，）　上式中为了分析方便，假设信号幅度为１．初相为０。　收稿Ｅｔ期：２ＯＯ６－－（）８—１　３　３　４　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　高　剑　数字校正在角误差测量中的应用　在实际的系统中，由于正交相参检波器的不完善，，、Ｑ两通道很难做到增益、零漂移的匹配和正确的　９Ｏ。相移。实际的相参检波信号为　Ｘ　＝　＋ｊＱ；，＝（１＋￣）ＣＯＳ（州＋卢）＋ｊｓｉｎ（ｗｔ）　＝（１＋￣）ＣＯＳ（ｗｔ＋卢），Ｑ　一ｊｓｉｎ（ｗｔ）　设Ｂ＝（１＋，￣）ｅｏｓ／／－１，ｃ一（１＋ａ）ｓｉｎ／／，则上式可以推演为　，：Ｊ＝Ｉ　＋ＢＩ　一ＣＱ，　，Ｑ：，＝Ｑ　当口、卢很／卜时　ｃｏｓ／／≈ｌ，ｓｉｎ／／≈卢，（１＋口）≈１，　则有　Ｂ≈口，Ｃ≈卢　因此　＝（１＋ａ）Ｉ，　一　Ｑ．，Ｑ　一Ｑ　将上式代入误差公式中，因为ｃｏｓ　ｙｃ项只是起到一个极性作用，可以不作考虑。由此可得如下对误差影响的　表达公式　’———————　‘　。。。。。。。。。。。。－。。。’　—　————————　。。…　—“　。　———————————————　。　。　。。。。。。。。。　。　’’—————————一　ｅ＝Ｉ△／三Ｉ一√［（１＋口　），　一卢　Ｑ§］／√［（１＋　＝），：一卢：Ｑ＝］　＋Ｑ　２．２和、差幅相不一致对角误差信号的影响　ａ．相位不一致对角误差信号的影响　单脉冲系统的相位不平衡通常分为中频相移和高频相移。　中频相移是由于和差通道中的混频器和中频放大器的相位特性不一致引起的，在理想的振幅和差单脉　冲系统中，和信号和差信号的相位差不是Ｏ。就是１８０。，相位检波器输出的误差电压变为Ｕ一±Ｋ　，如果雷　达系统存在中频相移　时，则相位检波器输出的误差电压变为：　Ｕ一±Ｋ　Ｕ　ｃｏｓ９　引进了一因子ｃｏｓｒｙ，使误差电压［，的数值降低，从而降低了检测灵敏度，如果　９０。误差的极性就反　转，影响了系统工作。　如果在和差比较器之前微波系统引进了高频相移　，那么加在和差比较器的两路信号是不相等的，此时　差信号不为０，和差信号的相移就不为９Ｏ。，因而相位检波器就有电压输出，这个误差电压使瞄准轴偏离目标　一个角度造成了测角误差。　ｂ．幅度不一致对角误差信号的影响　在振幅和差单脉冲雷达中，各馈源应有相同的波束形状，及对天线轴完全对称，且幅度增益应完全一致，　但是由于和差比较器之前两信道衰减大小相等，两路信号的幅度就失去了平衡，这种不平衡会引起瞄准轴的　偏移，造成测角误差。　而对于中频的增益不平衡，会使定向灵敏度降低，但不会影响测角误差。　综上所述，为了保证跟踪雷达的精度及测角灵敏度，必须对角误差的相位、幅值进行预处理。　３　数字校正的应用　在某雷达中，为了克服，、Ｑ不正交，和、差不平衡对角误差的影响，采取了数字校正算法对　／Ｄ采样数　据进行了数字校正。校正的前提是必须有一个确知的和差通道信号提供参考，进而可以得到不平衡的系数加　以校正，因此，在此雷达中加入了一路自检信号，当跟踪雷达没有跟踪目标时，通过测试自检通道信号，实时　修改校正系数，以提高误差测量的准确性。　３．１　Ｉ、Ｑ数宇校正　对于复数信号，当１、Ｑ通道完全正交时，在频域上其镜频为零，当不正交时，镜频相应增大，利用这一原　理我们在频域求取校正系数。　将Ｉ／Ｑ两路未校正信号采集下来．设其分别为　”）、Ｑ（”）川一１～１０２４，对：　ｒ（　）一，（＂）＋　Ｑ（　）　作１０２，ｔ点的傅里叶变换，求出ＸＦＦＴ（＂）川＝０，…１０２３，按以下公式汁算系数：　ｃ，，一Ｒｅａｌ　．ＹＦＦＴ（０）｝　一．．ｌｍａｇ　．ＹＦＦＴ（０）｝　３三　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年１２月　火控雷达技术　第３５卷　（上接第２６页）　波束形成器输出结果　波束形成器输　结粜　】　０　０　９　ｆ　１　＼　　Ｉ０　０　８　／　｛　／　、　／ｃ　，　　Ｏ　７　／　｜　１０　，　／　、　、　／　／　０　６　｝　＼　。　号　．２０　，　、　，　—，、，譬　ｌ　ｆ　＼　孽　一－３０　＿　０　４　　ｌ０　３　＼　ｙ　４０　Ｏ　２　一ｌ　＼　．５０　Ｊ　Ｏ　】　、／　，　，　冬　，，　　—’　、　０　３０　２０　ｌ０　０　１０　２０　．３（）　．２０　一】０　０　ｌ０　玎　确／嘘　ｂ向伯¨韭　图５　Ｓ（　下波束形成器输出结果　参考文献：　［１］　龚耀寰．自适应滤波一时域自适应滤波和智能是线［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２０１｝３　２］　徐欣等．基于ＦＩ　（　八的嵌入式系统设计　Ｍ］．北京：机械工业出版社，２（）（）　Ｉ．　３６