数字式相位差测量方法及精度分析

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1、国防科技大学学报第24卷第5期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.24No.52002文章编号：1001-248（62002）05-0070-05!数字式相位差测量方法及精度分析邓新蒲，卢启中，孙仲康（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073）摘要：相位差变化率是最近提出的用于快速无源定位的观测量。该文研究相位差的高精度测量方法，提出了一种正交双通道数字式的相位差测量方法。通过对信号频谱的分析，计算了测量系统输出的信噪比，从而得出了相位差测

2、量的理论精度，随后进行仿真分析验证了理论精度。理论分析和仿真实验证明，论文提出的方法可以实现高精度的相位差测量。关键词：无源定位；相位干涉仪；雷达信号处理；相位差测量；精度分析中图分类号：TN95文献标识码：ADigitalMeasuringforPhaseDifferenceofInterferometerDENGXin-pu，LUOi-zhong，SUNZhong-kang（CoIIegeofEIectronicScienceandEngineering，NationaIUniv.ofDefenseTechno

3、Iogy，Changsha410073，China）Abstract：ByempIoyingthenewmeasurementinformation—rateofphasedifferencemeasuredbytwo-eIementantennaar-ray（interferometer），apassiveIocationsystemscanfindthepositionofenemyemittersmoreguickIywithhigherprecision.Theaccuracyofphasedifferen

4、ceiscriticaItothispassiveIocationsystem.AdigitaImethodformeasuringitispresented.SpectraIanaIysisonthesignaIsinthemeasuringsystemisgiven，andthesignaItonoiserateiscaIcuIated，thenthetheoreticaIaccuracyofphasedifferenceisderived.TheaccuracyisaIsoverifiedbythesimuI

5、ationresuItsgiveninthepaper.Keywords：passiveIocaIization；interferometer；radarsignaIprocessing；phasedifferencemeasuring；accuracyanaIysis用运动平台上携带的二单元天线阵（干涉仪），可以获得威胁辐射源辐射波的相位差。利用此相位差及其变化率可实现对固定和运动的辐射源的定位与跟踪［1］。精确的相位差测量是保证快速与高精度定位与跟踪的关键［2］。1相位差测量原理如图1所示，干涉仪的二天线输出信

6、号为!1、!2，经接收放大后进行混频和滤波，输出的中频信号分别为"1和#2。图1相位差测量原理Fig.1PrincipIeofmeasuringforphasedifference!收稿日期：2002-04-08基金项目：国家部委基金资助项目（2000J7.2.9KG0114）作者简介：邓新蒲（1966—），男，讲师，博士。邓新蒲等：数字式相位差测量方法及精度分析71对于同一辐射源信号，到达二天线的信号E1、E2因路程差而引起相位不同，不妨设它们的幅度相同：E1=USi（n!Tt+"1）+11（1）E2=USi（n

7、!Tt+"2）+12（2）其中，!T是天线接收到的辐射源信号频率，U是信号幅度，11、12是测量噪声，"1，"2是信号相位。对两路信号进行混频的本振信号相位相差90，因此两个中频信号O1和I2可表示为O1=UmSi（n!It+#1）+I1=S1+I1（3）I2=Umco（S!It+#2）+I2=S2+I2（4）其中，!I是中频频率；I1、I2是叠加在信号上的带限白噪声，其带宽为中频带宽BI；Um是辐射源信号的视频包络。"=#1-#2="1-"2是信号E1、E2间的相位差。信号S1，S2如图2所示，其频谱与噪声I1，

8、I2功率谱分别如图3，4所示（设信号的长度为无穷）。图3中I=PW/PRI，是视频包络Um的占空比。O1和I2经A/D变换后的输出分别为O1I=UmISi（nI·!I/FS+#1I）+I1'=S1I+I'1I（5）I2I=UmIco（SI·!I/FS+#2I）+I2'=S2I+I'2I（6）其中，FS是采样频率；I'1I，I'2I为I1，I2的采样与量化误差