1  引言

1.1 研究背景和意义

雷达的有很多用途，其中一项任务就是测定目标方位信息。使用单脉冲进行测角这种方法较为简单快捷，因此该技术的应用范围很广。单脉冲角测量的原理是每个天线阵元在一定时间接收同步的波束信号，并通过接收的波束信号得到目标方位信息。单脉冲测角方法的简单之处在于它用到了一个目标脉冲回波。

在利用单脉冲测角的体系中，借助和差波束完成测角的这种方法应用很普遍。天线在同一时刻形成和波束和差波束，比较和通道和差通道的信号来得到有关目标角度的信息[1]。

在雷达测角的过程中，干扰和噪声都是不可忽视的，它们会影响雷达的测角性能，使其无法精确地测定目标位置。干扰主要有主瓣干扰和副瓣干扰两大类，它们进入波束的位置不一样。消除旁瓣干扰较为容易，现在有很多方法可以处理它，比如自适应旁瓣干扰消除法。但当干扰从主瓣进入时，常规的自适应消除干扰的方法不再奏效，它反而会使主波束产生畸形，失去测角能力。因此需要尝试着寻求其他方法来将主瓣干扰抑制掉。本文介绍了一种阻塞矩阵预处理法，它可以实现对主瓣干扰的对消。然而，这类方法的劣势在于它会运用到大量的矩阵运算，过程较为复杂。基于这种情况，我们可以尝试着利用辅助通道来对消主瓣干扰。沿着俯仰维和方位维分别对消干扰，进行测角工作。

1.2 研究历史与现状

在雷达实际工作的环境中，干扰与噪声都普遍存在，干扰的存在会对雷达的工作性能有影响，特别是测角性能。因而关于抗干扰技术和方法的研究一直是备受关注的课题。电子对抗时代，雷达系统的抗干扰能力就在一定程度上决定了雷达的生存能力，抑制干扰更显得尤为重要。1965年，Howells等人提出了一种针对旁瓣干扰的自适应消除技术[2]，这在抗干扰技术的研究历史上极具意义，打开了抗干扰技术的新篇章。在此之后，一系列抑制干扰的方法逐渐被提出来。

关于主瓣干扰的抑制方法，相比于旁瓣干扰，方法就少很多。有人提出了借助数据预处理矩阵来消除主瓣干扰。可以构造出阻塞矩阵或者特征投影矩阵[3]对数据预处理，对消主瓣干扰后再结合数字波束成形技术，形成自适应波束来测角。利用预处理方法消除主瓣干扰通常需要对方向图进行保形，因为这种方法会使主峰发生偏移。同时，也有的方法是将阵列中某个子阵的输出看成是干扰消除的辅助通道，用来对消主瓣干扰。

1.3 本文主要工作及章节安排

本文主要研究了利用和差波束测角的一系列方法，以及抑制主瓣干扰的两种有效方法。

第二章主要提到了数字波束的构成技术，为后续的研究内容做了铺垫。先讨论了两个阵元的信号模型，并继续推广到均匀线性阵列模型以及平面阵模型的构建中，明确了在不同阵列模型下，它们各自导向矢量该如何用数学式子表达出来。结合MATLAB，仿真出了数字波束形成的过程。

第三章主要涉及到运用和差波束测角的相关原理。依据处理方式不同，该技术可分为两种方法，即振幅法和相位法。平面相控阵形成和差通道的方法有全阵指向法，直接和差法以及对称取反法。这几种方法都是构造了三个波束：俯仰差波束，和波束和方位差波束。再将俯仰维和方位维分开，依据各自的单脉冲比，分别得到目标角度信息。

第四章主要介绍了实际测角中，如何抑制主瓣干扰，保证测角精度。介绍的第一种方法是阻塞矩阵预处理方法，它能够预先将干扰对消掉，不影响后续的自适应处理。但该种方法涉及到了大量的矩阵运算，于是我们介绍了第二种方法，即基于辅助波束的干扰对消方法。将差通道作为辅助波束，俯仰维与方位维分开处理，从仿真结果来看，这种处理方法能够很好地抑制主瓣干扰，使其不影响测角时的单脉冲比，从而不影响测量角度的精确性。