高精度單脈沖角度跟蹤新方法
電子技術應用
張鳳珊1，陳拓1，陳曉燕1，蔣陽2，曾浩2
1.北京衛星信息工程研究所，北京 100086；2.重慶大學 微電子與通信工程學院，重慶 400044
摘要： 在雷達、通信、測控等領域的角度跟蹤中，基于相控陣天線的幅度和差單脈沖測角技術是主要方法，但存在以下測角誤差來源：一是低SNR導致的信號幅度估計誤差，二是改變波束指向導致的方向圖畸變誤差。針對上述誤差來源，采用信號循環位移自相關，用于估計信號幅度，減小帶內噪聲對信號的影響；進一步利用同心圓環陣在結構上的對稱性，減小改變波束指向導致的方向圖變形。介紹了新算法的實施步驟，分析了運算復雜度。仿真結果表明，本文方法能夠有效地提高測角精度。
關鍵詞：角度跟蹤；循環位移自相關；同心圓環陣；幅度估計
中圖分類號：TN953+.5 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233876
中文引用格式： 張鳳珊，陳拓，陳曉燕，等. 高精度單脈沖角度跟蹤新方法[J]. 電子技術應用，2023，49(12)：137-143.
英文引用格式： Zhang Fengshan，Chen Tuo，Chen Xiaoyan，et al. New angle tracking methodology with high precision[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(12)：137-143.
中文引用格式： 張鳳珊，陳拓，陳曉燕，等. 高精度單脈沖角度跟蹤新方法[J]. 電子技術應用，2023，49(12)：137-143.
英文引用格式： Zhang Fengshan，Chen Tuo，Chen Xiaoyan，et al. New angle tracking methodology with high precision[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(12)：137-143.
New angle tracking methodology with high precision
Zhang Fengshan1，Chen Tuo1，Chen Xiaoyan1，Jiang Yang2，Zeng Hao2
1.Beijing Institute of Satellite Information Engineering， Beijing 100086， China； 2.School of Microelectronics and Communication Engineering， Chongqing University， Chongqing 400044， China
Abstract： In the angle tracking of radar, communication, TT&C and other fields, sum-difference amplitude-comparison monopulse angle measurement technology that based on phased array antenna is the main methodology. However, the following angle measurement errors exist. One is the estimation error of signal amplitude caused by low SNR. The other is the pattern distortion error caused by changing the beam pointing. In order to reduce these errors, the cyclic-shifted autocorrelation is proposed to estimate the signal amplitude, so that the in-band noise could be mitigated. In addition, the concentric ring arrays with structural symmetry is utilized to reduce the distortion of the pattern furtherly. The implementation steps and computational complexity analysis of the new algorithm is present. Simulation illustrates that new methodology can effectively improve the precision of angle estimation.
Key words : angle tracking；cyclic-shifted autocorrelation；concentric ring arrays；amplitude estimation
0 引言
在雷達、通信、測控等領域中，采用基于相控陣天線的幅度和差單脈沖測角技術被廣泛用于目標角度跟蹤，具體又分為查表法和公式法[1]。查表法需要建立每一個跟蹤軸角度下的差和比曲線，天線測量過程復雜，存儲資源消耗大，訪問速度慢。而公式法只需要根據子波束接收信號幅度計算目標角度，克服了查表法的不足，所以本文討論公式法。根據文獻[1]，公式法誤差來源主要有兩個，一是子波束接收信號的幅度估計誤差，二是改變波束指向導致的方向圖畸變誤差。
來波信號的幅度估計是公式法的重要步驟，幅度估計精度將直接影響到目標測角精度，估計方法主要有最大似然估計[2-3]、能量公式估計[4]等方法。利用最大似然法檢測強背景噪聲中的信號已經成為比較成熟的方法，并得到廣泛應用，但該方法要求有用信號已知，并非真正意義上的盲估計算法[5]。利用能量公式法估計信號幅度的復雜度低，且在高信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）下幅度估計精度高，但在低SNR下，易受到噪聲的影響。如果可以降低接收信號中的噪聲，提高信噪比，那么能量公式法將是一種復雜度低、但估計精度高的幅度估計方法。
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作者信息：
張鳳珊1，陳拓1，陳曉燕1，蔣陽2，曾浩2
（1.北京衛星信息工程研究所，北京 100086；2.重慶大學 微電子與通信工程學院，重慶 400044）
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