基于DSP的3mm波段被动辐射计测角技术(2)
随着科技的进步，电子计算机广泛应用、各类新型集成元器件出现，雷达信号处理技术的发展也随之愈加迅速。雷达信号的处理主要是对目标信号进行识别、跟踪和检测，而其中最关键的一个部分，则是对目标角度的精确测量。
根据雷达的功能及工作方式不同，雷达的分类方法也不禁相同。若根据角度跟踪方式进行分类，则有圆锥扫描雷达和单脉冲雷达两种之分[10]。
圆锥扫描雷达是利用顺序波瓣法来进行测角。为了达到对目标角度自动跟踪的目的，波束须要绕天线轴作一小顶角的圆锥扫描。就算发现目标偏离了等信号轴，也至少经过一个完整的圆锥扫描周期才能得出偏离的角误差信号。正因如此，圆锥扫描雷达存在诸多缺点：测角误差大，提取角误差慢，抗干扰能力弱等。
在辐射计测向系统中，利用三通道之间测得的方位差和仰角差来确定目标的方向。该角度差通常可以利用鉴相器进行测量，亦可以通过比幅测角得到。原始的测角方法采用模拟电路实现，而随着数字电路技术的快速发展，如今的测角也可以通过数字技术实现。
随着辐射计的应用以及目标电磁特性的变化，三通道被动辐射计测角虽然不是主流测角方式，却也成为了另外的一种测角的发展趋势。辐射计测角可以用数字技术完成，因此以通过高速采样后，在数字电路中可以实现差通道与和通道的对比和测角。
1.2 国内外研究现状
1.3 论文工作安排
本论文各章的内容安排如下：
第一章讲述了题目的研究背景，介绍了单脉冲雷达的优点、有关题目的国内外的研究及其发展动态，以及论文的主要内容安排。
第二章将对相关的测角方法进行介绍和简单的分析，介绍了圆锥扫描测角的方法以及弊端，阐述了振幅定向法和比幅测角原理，以及三通道干涉仪测向的具体方法。
第三章介绍了基于DSP的比幅测角电路与实现，本章将比幅测角方法在DSP的他MS320F2812系列芯片上实现应用，利用Protel 99se设计绘出电路原理图，并对电路的每一模块进行分析。
第四章介绍了基于DSP的比幅测角实现，本章在CCS及MATLAB环境下采用C语言进行编程，然后对算法进行编译、调试和仿真，实现了高速采样和数字测角，并给出了相应的仿真结果。
2 相关测角方法分析
2.1 圆锥扫描测角
圆锥扫描测角的原理如下：
设天线波束机械轴指向与扫描中心的夹角为γ，则机械轴以固定的角频率围绕扫描中心旋转，角频率为fs。设目标在和扫描中心指向垂直的平面内，和天线机械轴角度为W，和扫描起始角的角度为H，则称П= 为测角率。经过一个扫描周期，目标回波幅度被一个余弦函数调制，形式为A0(1+WПcos(kst+H))，求出W、H，这样我们就可以获得目标的角度。
为了实现对目标角度的自动跟踪，波束需绕天线轴作一小顶角的圆锥扫描，一旦发现目标偏离等信号轴，至少得经过一个完整的圆锥扫描周期，才能得到偏离的角误差信号。因此存在多种缺点，包括：测角误差大，提取角误差慢，抗干扰能力弱等[5]。
2.2 振幅定向法
如图2.1所示，以俯仰平面内的天线方向图为例，设两个方向图的中心线分别偏离等强信号方向两侧，且偏离角度均为 。
若目标位于等强信号方向，两个波束各自接收到的回波信号的幅度恰好相等，则两个信号幅度差为零。
若没有刚好对准目标，当目标偏离到等强信号方向的下侧，且偏离的角度为θ，则由下面的波束接收到的信号幅度将大于由上面的波束接收到的信号幅度，且两回波信号幅度差随着偏离角度θ的增大而增大。若目标偏离到等强信号方向的上侧，则由上面的波束接收到的信号幅度将大于由下面的波束接收到的信号幅度，所以两波束接收信号的振幅差值的符号会随着目标偏离等强信号的方向的改变而改变。故而两回波信号的幅度差可以用来指示目标偏离等强信号方向的角度，而幅度差的符号则用来判别目标偏离的方向[14]。