4.2.2 等信号法?
等信号法测角采用两个相同且彼此部分重叠的波束,其方向图如图4-8(a)所示。如果目标处在两波束的交叠轴OA方向,则由两波束收到的信号强度相等, 否则一个波束收到的信号强度高于另一个(如图4-8(b)所示)。故常常称OA为等信号轴。当两个波束收到的回波信号相等时, 等信号轴所指方向即为目标方向。如果目标处在OB方向,波束2的回波比波束1的强, 处在OC方向时,波束2的回波较波束1的弱,因此，比较两个波束回波的强弱就可以判断目标偏离等信号轴的方向并可用查表的办法估计出偏离等信号轴的大小。
图4-8 等信号测角 （a）波束；（b）K型显示器画面
假定两个波束的方向性函数完全相同，设为F(?)，等信号轴指向为?0，则波束1、2的方向性函数可分别写成：
F1(?)?F(?1)?F(???k??0)F2(?)?F(?2)?F(???k??0) (4-18)
?k为?0与波束最大值方向的偏角。
设波束1，2接收到的回波信号分别表示为
u1?KF1(?)?KF(???k??0)u2?KF2(?)?KF(???k??0) (4-19)
式中，?t为目标方向偏离等信号轴?0的角度，对u1，u2 信号进行处理，就可
u1(?)F(?k??t)?，（?=0°时）根据比值大小可u2(?)F(?k??t)30
以获得目标方向?t的信息。 ① 比幅法：求两信号的幅度比值
第四章 测角方法及其比较
以判断目标偏离的方向，查找预先制定的表格就可以估计出目标偏离的角度数值。
② 和差法：由u1和u2可求得其差值?(?t)及和值?(?t)。
图4-9 和差法测角
△(?)=u1(?)?u2(?)?K[F(?k??t)?F(?k??t)]
(4-20)
现假定目标的误差角为?，在等信号轴???0附近，差值?(?)可以近似表示为：
dF(?)?(??)?2? (4-21) ???0k
d?而和信号为：
?(?)=u1(?)+u2(?)?K[F(?k??t)+F(?k??t)]
(4-22)
在等信号轴附近近似有：
?（?）=2F(?0)K
(4-23)
即可求得和差波束，∑(?)与?(?)，归一化的和差值为:
??dF(?)=∑F(?0)d?31
???0 (4-24)
因为△/∑正比于目标偏离?0的角度?，故可用它来判读角度的大小及方向。
图4-10为采用简化的辛格天线方向图函数画出的天线方向图及和差波束天线方向图以及角度?的函数图像。
部分重叠的两波束10.810.5差波束天线幅度值幅度值-100102030400.60.40.20-200-0.5-1-20-10010203040角度(°) 图(a)角度（°） 图(b)5和波束天线21.51偏离角（°）-10010203040幅度值00.50-20-551015角度（°） 图(c)角度（°） 图(d) 图4-10（a）两波束方向图；（b）差波束；（c）和波束；（d）归一化和差值
等信号法的主要优点是: ?
(1) 测角精度比最大信号法高,因为等信号轴附近方向图斜率较大,目标略微偏离等信号轴时,两信号强度变化较显著。由理论分析可知,对收发共用天线的雷达, 精度约为波束半功率宽度的2%,比最大信号法高约一个量级。
(2) 根据两个波束收到的信号的强弱可判别目标偏离等信号轴的方向,便于自动测角。
等信号法的主要缺点：
(1)是测角系统较复杂，要得到很好的测角精度需要非常复杂的设备系统; (2)是等信号轴方向不是方向图的最大值方向, 故在发射功率相同的条件下,作用距离比最大信号法小些。若两波束交点选择在最大值的 0.7~0.8 处,则对收发共用天
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第四章 测角方法及其比较
线的雷达, 作用距离比最大信号法减小约 20%~30%。等信号法常用来进行自动测角,即应用于跟踪雷达中。
4.3 和差脉冲测角
4.3.1基本原理
单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，在一个角平面内，两个相同的波束部分重叠，交叠方向即为等信号轴的方向。将这两个波束接收到的回波信号进行比较，就可取得目标在这个平面上的角误差信号，然后将此误差电压放大变换后加到驱动电动机控制天线向减小误差的方向运动。因为两个波束同时接收到回波，故单
脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短，理论上只要分析一个回波脉冲就可以确定角误差，所以叫“单脉冲”。这种方法可以获得很高的测角精度，故精密跟踪雷达通常采用它。
由于取出角度误差信号的具体方法不同，单脉冲雷达的种类很多，应用最广的是振幅和差式单脉冲雷达，该方法的实质实际上是利用两个偏置天线方向图的和差波束。
和差脉冲法测角的基本原理为：
①角误差信号。雷达天线在一个角平面内有两个部分重叠的波束如图4-11所示：
振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号的基本方法是将这两个波束同时收到的信号进行和差处理，分别得到和信号和差信号。与和差信号相应的和差波束如图4-11(b) (c)。
图4-11 振幅和差式单脉冲波束图
（a）两波束；（b）和波束；（c）差波束
其中差信号即为该角平面内的角误差信号。若目标处在天线轴向方向（等信号轴），误差角为零，则两波束收到的回波信号幅度相同，差信号等于零。目标偏离等信号轴而有一误差角时，差信号输出振幅与误差角成正比，而其符号（相位）则由偏离的方向决定。和信号除用作目标检测和距离跟踪外，还用作角误差信号的相位基准。
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②和差波束形成原理：
图4-12 （a）双T接头; (b)和差比较器示意图
和差比较器是单脉冲雷达的重要部件，由它完成和差处理，形成和差波束。以图4-12（a）中的双T接头为例,它有四个端口,∑（和）端、△（差）端和1、2端，这四个端口是匹配的。
发射时，从发射机来的信号加到和差比较器的∑端，1、2端输出等幅同相信号，△端无输出，两个馈源同相激励，并辐射相同功率，结果两波束在空间各点产生的场强同相相加，形成发射和波束。和方向图用来发射，和方向图和差方向图用来接收，差方向图接收的信号提供角度误差信号的幅度。
接收时，回波脉冲同时被两个波束馈源所接收。两波束接收到的信号振幅有差异，但相位相同，即信号从1、2端输入同相信号，则△端输出两者的差信号，∑端输出两者的和信号。
这时，在∑（和）端，完成两信号同相相加，输出和信号。设和信号为E?，其振幅为两信号振幅之和，相位与到达和端的两信号相位相同，且与目标偏离天线轴线的方向有关。假定两个波束的方向性函数完全相同，设为F（?），两波束接收到的信号电压振幅为E1、E2，并且到达和差比较器∑端时保持不变，两波束相对天线轴线的偏角为?，则对于?方向的目标，和信号振幅为：
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