干涉仪测向原理、方法与应用

本书对干涉仪测向的技术原理与设计方法进行了全面讲解，主要从干涉仪通道间信号的相位差测量及误差特性、干涉仪的单元天线及其模型近似、干涉仪的各种天线阵型、同频多信号同时进入干涉仪的效应四个专题方向对干涉仪测向工程应用中面临的挑战与解决措施进行了透彻的分析，最后介绍了干涉仪测向在无源定位中的应用，以及无线电波干涉测量技术在雷达、通信、测控、导航、深空探测与电子干扰等领域中的应用。全书图文并茂，条理清晰，内容广泛，体系完整，技术理论与工程实践结合紧密，为相关科技人员更加深刻地认识与理解干涉仪测向，以及在工程上更加灵活地应用干涉仪测向提供了全面的指导。本书可作为从事电子对抗系统设计、设备研制、综合应用的工程技术人员与科研人员的参考用书，同时也可供雷达、通信、导航、测控等学科领域中从事测向研究与应用的科技人员参考使用，以及高等院校理工科相关专业的教师、高年级本科生与研究生阅读参考。

石荣同志从博士毕业进入中国电子科技集团公司第二十九研究所工作以来，长期从事电子对抗新技术研发工作，积累了丰富的工程技术经验，其研究成果已经转化成多项型号产品获得了实际工程应用，并获得军队科技进步二等奖三项，电科集团公司科技进步二等奖一项和三等奖一项。在学术方面，在核心期刊与重要会议上发表学术论文百余篇，出版《航天电子侦察技术》专著一部。2020年获得中国电子科技集团公司十大科技领军人才称号。

第1章绪论1
1.1电磁波的干涉现象与干涉测量3
1.1.1电磁波的各种干涉现象3
1.1.2使用干涉仪对电磁波进行干涉测量6
1.2光波频段的电磁波干涉测量及其重大历史事件8
1.2.1Michelson-Morley干涉实验——证实了“以太”的不存在性8
1.2.2LIGO干涉实验——证实了引力波的存在性10
1.3无线电波频段的电磁波干涉测量与电子对抗侦察应用12
1.3.1电子对抗侦察技术方向简介12
1.3.2对无线电波信号的瞬时测频13
1.3.3对无线电波信号的干涉仪测向18
1.3.4公开文献报道的具备干涉仪测向功能的电子对抗侦察装备21
1.3.5测向应用的主要技术指标与单位换算关系23
1.4本书的篇章结构与主要内容25
本章参考文献27
第2章干涉仪测向的理论模型与解算方法29
2.1长短基线组合干涉仪测向29
2.1.1一维线阵干涉仪测向模型29
2.1.2测向误差影响因素与相邻基线长度比设计准则32
2.1.3虚拟基线与参差基线的设计34
2.1.4一维线阵干涉仪测向系统的设计示例39
2.1.5从一维线阵干涉仪测向到二维面阵干涉仪测向的模型扩展41
2.2干涉仪测向中相位差解模糊的辅助方法43
2.2.1用比幅测向结果来解干涉仪的相位差模糊44
2.2.2联合到达时间差估计的干涉仪相位差解模糊方法45
2.2.3干涉仪相位差的概率解模糊与其他解模糊方法46
2.3相关干涉仪测向48
2.3.1相关干涉仪测向模型48
2.3.2对相关干涉仪测向方法的改进与实现52
2.3.3无线电频谱监测应用中的单通道相关干涉仪测向59
2.4相关干涉仪测向的应用举例与产品介绍62
2.4.1超短波频段相关干涉仪的一维测向62
2.4.2对L频段海事卫星通信终端上行信号的相关干涉仪测向63
2.4.320～3000MHz的三层5元圆阵相关干涉仪测向64
2.4.4Ku频段圆阵相关干涉仪的一维测向65
2.4.5罗德与施瓦茨公司研制的典型相关干涉仪测向产品66
2.5对干涉仪测向模型中应用边界条件的分析与讨论69
2.5.1对平面电磁波测向与对球面电磁波测向的差异69
2.5.2一维线阵干涉仪测向在三维空间中的圆锥效应72
2.5.3二维圆阵相关干涉仪在一维方位测向时不同仰角的影响72
本章参考文献74
第3章干涉仪通道间信号的相位差测量及误差特性分析77
3.1接收通道间信号的相位差测量——鉴相技术77
3.1.1模拟鉴相技术77
3.1.2时域数字鉴相技术81
3.1.3频域数字鉴相技术84
3.1.4时域数字鉴相与频域数字鉴相的性能对比85
3.2干涉仪通道间信号的相位差测量所能达到的精度87
3.2.1信噪比的不同定义及相互之间的换算关系87
3.2.2影响干涉仪通道间相位差测量的因素与相位差测量精度的计算91
3.2.3利用去调制理论解释干涉仪相位差测量精度计算公式95
3.2.4利用匹配滤波理论解释干涉仪相位差测量精度计算公式97
3.3特殊场景下的干涉仪测向与通道间信号的相位差测量101
3.3.1对带内功率信噪比为负分贝数的数字调相信号的干涉仪测向101
3.3.2非对称干涉仪测向及相位差测量精度分析105
3.4干涉仪时差测向分析模型与单基线干涉仪测向应用109
3.4.1电磁波在干涉仪基线上的渡越效应109
3.4.2干涉仪时差测向分析模型110
3.4.3对频域非完整信号的单基线干涉仪测向115
3.4.4基于相位差进行测向与基于时差进行测向的精度对比118
本章参考文献119
第4章干涉仪的单元天线及其模型近似的相关问题分析121
4.1各种典型的干涉仪单元天线121
4.1.1偶极子天线123
4.1.2宽带螺旋天线124
4.1.3对数周期天线125
4.1.4Sinuous天线127
4.1.5喇叭天线128
4.2单元天线相位中心的确定与频率无关干涉仪测向129
4.2.1偶极子对数周期天线的可变相位中心129
4.2.2基于对数周期单元天线的频率无关干涉仪测向132
4.2.3采用频率无关干涉仪构成比幅比相复合测向系统133
4.2.4基于锥螺旋天线的频率无关干涉仪测向134
4.3采用抛物面天线作为干涉仪的单元天线136
4.3.1抛物面天线的特性136
4.3.2抛物面天线的架设与反射式干涉仪137
4.3.3带反射镜旋转的反射式旋转干涉仪139
4.4与单元天线相关的各种因素对干涉仪测向的影响分析140
4.4.1单元天线极化的一致性对干涉仪测向的影响140
4.4.2单元天线波束旁瓣对干涉仪测向的影响142
4.4.3天线罩对干涉仪测向的影响143
4.4.4宽频带圆阵干涉仪测向中单元天线之间的互耦效应145
4.5单元天线中的噪声与极低信噪比条件下的信号接收新模型146
4.5.1传统的阵列信号接收模型146
4.5.2天线中的噪声与外界环境背景辐射147
4.5.3阵列信号接收新模型148
4.5.4阵列信号接收新模型的应用及对干涉仪测向的影响150
本章参考文献152
第5章干涉仪的各种天线阵型及其与应用相关的问题分析154
5.1十字交叉干涉仪155
5.1.1双十字交叉形式的二维干涉仪155
5.1.2NAVSPASUR系统中二维测向的十字交叉干涉仪155
5.1.3基线分离的十字干涉仪及其二维测向处理系统156
5.1.4十字交叉干涉仪工程产品示例159
5.2圆阵干涉仪160
5.2.1圆阵干涉仪二维测向通用模型161
5.2.2将圆阵二维测向分解为两个一维相关干涉仪测向161
5.2.39元均匀椭圆阵干涉仪一维测向162
5.2.4圆阵干涉仪工程产品示例163
5.3其他阵型干涉仪166
5.3.1L形阵干涉仪166
5.3.2环形阵（Y形阵）干涉仪167
5.3.3半圆阵干涉仪及其扩展形式168
5.3.4三维空间布阵的立体基线干涉仪169
5.4旋转干涉仪170
5.4.1旋转干涉仪测向原理与模型171
5.4.2旋转干涉仪中的相位差解模糊与测向求解方法172
5.4.3旋转干涉仪的典型应用与其他演变形式173
5.5干涉仪测向与阵列测向的对比与综合174
5.5.1干涉仪测向与典型阵列测向方法的对比175
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