1空间谱估计测向原理.doc

对于一般远场信号而言同一信号到达不同天线元存在一个波程差这个波程差导致了接收阵元间的相位差利用阵元间的相位差,就可以估计出信号的方位如图1所示。图1方位估计原理对于窄带信号而言两个天线之间的相位差甲。通过测量得到的相位差、就可以计算出来波方位。对于窄带信号信号可用的复包络形式表示考虑N个远场的窄带信号入射到空间某阵列天线上其中阵列天线由M个阵元组成其通道数与阵元数相等。则第!个阵元接收到的信号为:式(1)中i=1,2,3、、、、M;Ni(t)中t表示第i个阵元在t时刻的噪声。将M个阵元在同一时刻接收到的信号排列成一个列矢量,可得:上式中gij为第i个阵元对第j个信号的增益。在理想情况下,假设阵列中各个阵元是各向同性的且不存在通道不一致、互祸等因素的影响则上式中的增益归一化后上式可以简化为:将上式写成矢量形式如下:x(t)=As(t)+w(t)(4)式(4)中二X(t)为阵列数据,S[t}为空间信号N(t)为噪声数据,A为空间阵列的流型矩阵(导向矢量阵)。阵列数据X(t)的协方差矩阵R可写成;(5)其中是空间信号的相关矩阵。为理想白噪声功率。对协方差矩阵R进行特征分解,可以进行信号数量的判断;然后确定信号的子空间与噪声子空间根据信号参数范围进行谱峰搜索找出最大值点对应的角度即信号入射方向;将信号的频率信息、方位信息等进行关联分析整理出完整的有价值的信息。2空间谱估计测向系统的组成空间谱估计测向系统一般包括测向天线阵、超外差接收机、数字信号处理机等硬件部分,设备的组成框图如图z所示测向天线阵中安装了多个相同特性的全向天线阵元,一般采用圆阵。超外差接收机采用多次变频,实现高的动态和虚假抑制,同时要求频率稳定性高。数字信号处理机一般采用AD+DSP+FPGA的设计方案,用FPGA设计协处理器处理大量、规则的计算,而利用DSP的灵活性处理复杂不规则的计算,:测向天线阵在数字信号处理机的控制下选择所需的接收天线将接收到的多路无线电信号,直接送到超外差接收机。超外差接收机在数字信号处理机的控制下调谐在所需的工作频点同时输出多路中频信号到达数字信号处理机。、解调,测量信号的功率电平、占用带宽、调制度等ITU参数最终完成频谱监测功能。当数字信号处理机工作在测向模式时对多路中频信号进行A/D采样然后,对采