相控阵雷达中和差波束目的和差波束原理介绍

(一) 相控阵雷达中和差波束的目的

相控阵形成和差波束的目的是为了提高阵面的测角精度，由于天线波束3dB带宽的存在，因此为了提高测角精度，往往会引入和差波束的技术来提高该指标。26G雷达面阵的输出3个通道分别是和波束通道、方位差通道以及俯仰差通道，采样的方法是半阵法，即左右阵元（如果是俯仰角方向的话则是上下阵元）的方向图相加可获得和波束，相减可获差波束，利用这两个接收通道信号之比，可以在方位角上获得较高的测角精度，同样利用俯仰差通道和和波束通道之比，可以获得较高的俯仰角测角精度。由于两者原理是一样的，下面的讨论均以方位角度方向做原理阐述。

(二) 和差波束原理介绍

相控阵雷达可以对每个发射或接收通道进行相位补偿以此获得目标点最大同相信号叠加，因此在相控阵雷达中都会存在移相器（也可称为加权，给每个输出信号引入相位加权）。如下图1所示：

图1：信号加权示意图

将接收支路进行加权后相加则就形成了和波束通道。如果想引入差波束通道，则需在前端将阵列一分为二，将两个阵列分别进行求和和作差，以此获得一个和波束通道，以及一个差波束通道。如图2所示：

图2：和波束通道和差波束通道示意图

现假设在有阵元间距为d的均匀等距线阵（方向角），阵元个数为2N，目标实际方向为θ的一个目标。以上图2为示例图，并以第一个阵元为参考点，则左半阵的导向矢量为

而右半阵的导向矢量为

设W为阵列的加权值，若要使波束形成指向θ0，可取WL= aL(θ0)，WR= aR(θ0)。假设在幅度理想情况下（振元幅度相同，均为1）。则左边阵的输出：

可以看出左半阵信号的相位是由移相器设置值  以及阵元间距引起的相位值aL(θ)共同决定的。

同理右半阵信号的输出为：

对于和波束则是：

对于差波束则是：

两者之比为：

从上式可以发现，通过差波束和和波束通道的两者比值，可以获得波束指向和实际目标的角度差，以此可以提高测角的精度。对于俯仰差类似，只是将左右阵面类比成上下阵面即可。

审核编辑：黄飞