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单脉冲测角原理单脉冲测角（Monopulse Angle Measurement）是一种常用的雷达测角方法，它通过对目标返回信号的处理，实现对目标的方位角和俯仰角的测量。
单脉冲测角原理是基于相控阵雷达技术的，它具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，在军事和民用雷达领域得到了广泛的应用。
单脉冲测角原理的基本思想是利用相控阵天线阵列的空间波束形成特性，通过对目标返回信号的相位差进行测量，从而实现对目标方位角和俯仰角的测量。
相控阵天线阵列由多个天线单元组成，每个天线单元都可以独立控制相位和幅度，从而实现对空间波束的形成和控制。
当目标位于相控阵的波束覆盖范围内时，每个天线单元接收到的目标返回信号会存在一定的相位差，通过对这些相位差的测量和处理，就可以得到目标的方位角和俯仰角信息。
在单脉冲测角中，常用的测量方法包括相位比较法、幅度比较法和双差法。
相位比较法是通过比较不同通道接收到的信号相位差来实现测角，它的测量精度较高，但对系统的动态范围和线性度要求较高；幅度比较法是通过比较不同通道接收到的信号幅度差来实现测角，它的测量精度相对较低，但对系统的动态范围和线性度要求较低；双差法是通过比较两个天线单元之间的相位差和幅度差来实现测角，它综合了相位比较法和幅度比较法的优点，具有较高的测量精度和较低的系统要求。
单脉冲测角原理的实现需要对雷达系统进行精确的设计和调试，包括天线阵列的设计、相控阵的控制和信号处理部分的设计等。
在实际应用中，还需要考虑目标信号的特性、系统的工作环境和干扰情况等因素，从而进一步提高测量精度和抗干扰能力。
总之，单脉冲测角原理是一种重要的雷达测角方法，它通过对目标返回信号的相位差进行测量，实现对目标方位角和俯仰角的精确测量。
在现代雷达系统中得到了广泛的应用，为目标探测、跟踪和定位提供了重要的技术支持。
随着雷达技术的不断发展和完善，相信单脉冲测角原理将会发挥越来越重要的作用，为雷达应用领域带来更多的技术创新和发展。
多波束相控阵天线角跟踪性能及测试方法姚海涛【摘要】针对目前对多波束相控阵天线角跟踪性能测试研究较少的问题，首先分析了多波束相控阵天线的单脉冲和差测角方法，并对波束滑动、波束穿越及信号频率变化对角跟踪性能的影响进行了仿真分析。
类比传统的雷达精度校飞试验，提出了基于飞艇的角跟踪性能测试方法，对角跟踪精度及误差范围进行测试，并利用STK软件实现了可视化。
仿真分析表明，该方法可以实现对多波束相控阵天线角跟踪性能的评定并具有较高的工程应用价值。
%Aiming at the limited research of measurement of multi-beam phased array antennas’ angle tracking performance,the sum-difference monopulse angle measurement is firstly analyzed and the effects of beam sliding,beam crossing and change of signal frequency are simulated in this paper. Subsequently,compared to conventional radar calibration flight test,a novel measurement based on the airship for tracking performance which can test the tracking accuracy and error range is proposed,and visualization of the measurement is achieved through STK software. Numerical simulations demonstrate that the proposed method can accurately measure the performance of angle tracking and is suitable in engineering practice.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P45-50)【关键词】多波束相控阵天线;单脉冲测角;跟踪性能;测试【作者】姚海涛【作者单位】解放军76160部队，广州 510055【正文语种】中文【中图分类】TN82多波束相控阵天线在阵列天线基础上通过对阵列信号的数字加权处理来形成和差波束，如自适应波束形成及子阵级和差多波束［1-6］等，对目标进行单脉冲测角，发现并跟踪尽量多的目标，以实现高跟踪精度、强抗干扰能力及高数据率等优点。
雷达原理大作业单脉冲自动测角的原理及应用学院：电子工程学院作者：2016年5月21日单脉冲自动测角的原理及应用一.摘要单脉冲测角法是属于振幅法测角中的等信号法中的一种，其测角精度高，抗干扰能力强，在现实中得到了广泛的应用。
而其中对于接收支路要求不太严格的双平面振幅和差式单脉冲雷达，更是备受青睐。
本文首先讲述了单平面振幅和差式单脉冲雷达自动测角的原理，再简述了双平面振幅和差式单脉冲雷达自动测角的结构框图，接着简述了本文仿真所用的一些原理和公式推导，包括天线方向图函数及其导数的推导，最后做了基于高斯形天线方向图函数的单脉冲自动测角，基于辛克函数形天线方向图函数的单脉冲自动测角，和基于高斯形天线方向图函数的双平面单脉冲自动测角。
源代码在附录里。
.重要的符号说明三.单平面振幅和差式单脉冲自动测角原理单脉冲测角法是属于振幅法测角中的等信号法中的一种。
在单平面内，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以在一定范围内，一定精度要求下测到目标的所在角度。
因为两个波束同时接到回波，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即可，所以称之为“单脉冲”。
因取出角误差的具体方式不同，单脉冲雷达种类很多，其中应用最广的是振幅和差式单脉冲雷达，其基本原理说明如下：1•角误差信号雷达天线在一个平面内有两个重叠的部分，如下图1所示:图1•振幅和差式单脉冲雷达波束图（a ）两馈源形成的波束 （b ）和波束（c ）差波束振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号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。
其中差信号即为该角平面内角误差信号。
若目标处在天线轴方向（等信号轴），误差角 0 ,则两波束收到的回波信号振幅相同，差信号等于0。
目标偏离等信号轴而有一个误差角 时，差信号输出振幅与成正比而其符号则由偏离方向决定。
2•和差比较器这里主要使用双 T 插头，示意图如下图 2（a ）所示。
雷达原理大作业指导老师：魏青班级： 021231振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用摘要：对目标的定向，是雷达的主要任务之一，单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
单脉冲探测技术的作用就是首先选择一个具体的目标，然后在角度、距离，有时还在频率（或者速度）坐标上跟随目标的路线。
其中，角度跟踪，即测角可分为最大信号法和等信号法两大类。
本文重点对等信号法的基本原理进行分析，基于MATLAB进行仿真和应用。
关键词：振幅法测角等信号法MATLAB目录0 引言 (2)1 振幅和差单脉冲雷达基本原理 (2)1.1 和差法测角 (2)1.2 单脉冲自动测角系统 (4)1.3 公式推导 (6)1.4 系统组成 (8)2 主要优缺点 (9)3 MATLAB实现4 振幅和差单脉冲雷达的应用5 结论参考文献0 引言单脉冲雷达测角体制已有几十年历史，迄今仍然是精度较高的雷达测角方法。
单脉冲是指在目标回波一个探测脉冲周期内能够完整分离目标角度信息，而不同于锥扫（线扫）体制，通过多个脉冲周期扫描得到回波幅度调制信息，再从中提取角度信息。
单脉冲雷达测角体制有四种类型，振幅和差、振幅-振幅、相位和差、相位-相位。
其中应用最广泛的是振幅和差及振幅-振幅，又叫比幅单脉冲。
单脉冲测角的基本原理是运用指向目标（或发射机）的有方向性的天线波束，测量接收信号的到达角。
单脉冲雷达系统中，目标的角位置信息是将回波信号加以成对比较得到的，在进行这种比较时，系统输出电压只取决于信号的到达角。
在一个平面内，两个相同的波束部分重叠，其交叠方向即为等信号轴。
将这两个波束同时接收到的回波信号进行和差处理，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，理论上只需分析一个回波脉冲就可以确定角误差。
近年来，测角效率和测角精度不断提高。
“雷达原理”作业报告题目关于单脉冲角度跟踪在雷达系统中的应用的研究学生年级班级学号专业学院摘要介绍了单脉冲雷达角跟踪系统的组成及比幅度单脉冲角跟踪原理，同时置零法原理，并对同时置零法进行了计算机仿真。
引言单脉冲测角，顾名思义即只需要一个回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。
它不仅能够抑制幅度调制的干扰信号，并且具有较强的跟踪干扰源的能力，成为目前雷达普遍采用的测角方式。
1脉冲雷达角跟踪系统的组成及比幅度原理单脉冲雷达角跟踪系统一般由扫描天线以及信号变换(混频、中放等)、相敏检波和伺服系统组成，其系统的组成如图l所示。
其中和差网络完成和、差处理，形成和差波束。
信号变换用以变换信号参数之间的相位关系。
相敏检波形成角跟踪误差信号。
伺服系统根据角跟踪误差信号控制天线的转动。
图1 角跟踪系统组成框图基本工作原理为：天线接收到的回波信号经“和差网络”后形成包含目标角误差信号的高频信号，经“信号变换”(包括混频、中放等)后送至“相敏检波”电路，检出角误差信号。
最后，伺服系统控制天线转动，直到角误差为0(天线电轴对准目标)。
2 比幅度单脉冲角跟踪原理角误差信号。
雷达天线在一个角平面内有两个部分重叠的波束, 如图1 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, 分别得到和信号与差信号。
其中差信号即为该角平面内的角误差信号。
设和信号为EΣ,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无关。
假定两个波束的方向性函数完全相同, 设为F(θ), 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Σ 端时保持不变, 两波束相对天线轴线的偏角为δ, 则对于方向θ的目标，和信号的振幅表达式如下：式中，为接收和波束方向性函数，与发射和波束的方向性函数完全相同。
图2 单脉冲比幅测角原理图在和差比较器的Δ(差)端，两信号反相相加, 输出差信号, 设为EΔ。
弹箭与制导学报2007年 单脉冲雷达主动测角与被动测角的建模与仿真*张艳花,簪 波,王 鉴,常 虹(中北大学信息与通信工程学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原 030051) [摘要]文中通过对回波信号、噪声调频干扰信号、热噪声信号以及单脉冲雷达角跟踪系统各电路模块的数学建模,在M a tlab下对主动测角与被动测角情况进行了仿真和比较,得出被动测角误差大于主动测角误差的结论。
该结论为进一步提高单脉冲雷达跟踪噪声源测角精度提供依据。
[关键词]单脉冲雷达;测角;噪声干扰;建模[中图分类号]TN974 [文献标志码]AModeling and Simulation on Active Angle Measuring and Passive Angle Measuring with Monopulse RadarZ HA NG Y an-hua,ZA N Bo,W A NG Jian,CHA N G H ong(K ey Lab of Instrumentatio n Science and Dynamic M easurement(M inistr y of Educa tion), School of Info rmatio n and Co mmunicatio n Engineering,No r th Univ ersity of China,T aiyuan030051,China)A bstract:In this paper,mathema tic mo dels o f echo sig nal,no ise F m jamming sig nal,ther ma l no ise signal as w ell as v a-rious cir cuits in ang le tracking system of monopulse rada r are se t up.Simulatio n and comparing on activ e a ng le measur-ing and passive ang le measuring are made under M a tlab.T he conclusion tha t active ang le measuring er ror is g reater tha n passive ang le measuring e rro r is o btained.T his co nclusio n pro vides the basis on increa sing angula r accur acy w hen mo-nopulse radar is tracking noise source fur ther.Key words:mo no pulse rada r;ang le measuring;no ise jamming;mo deling1 引言单脉冲是一种先进的雷达角跟踪体制,它在跟踪目标时,往往受到来自目标的自卫噪声干扰。
仿真题目一单脉冲和差测角仿真
题目要求：采用高斯型天线方向图绘制单脉冲和差测角的和、差波束及∑
∆
波形，并将
∑∆数据制表，以便找出偏离等信号轴的角度，给定∑
∆
的值即可给出偏离角度。
1.单脉冲和差测角原理
雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性，分为振幅法和相位法两大类，其中振幅法测角又分为最大信号法和等信号法，等信号测角采用两个相同且彼此部分重叠的波束，其方向图如下图1所示，若目标处在两波束的交叠轴OA 方向，则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，故常称OS 为等信号轴。
当两个波束收到的回波信号相等时，等信号轴所指的方向即为目标方向。
若目标处在OB 方向，波束2的回波比波束1的强，处在OC 方向时，则与之相反，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，并可用查表的方法估计出偏离等信号轴的大小。
图1等信号测角（a）波束（b）显示器画面
设天线电压方向性函数为)(θF ，等信号轴OA 的指向为0θ，则波束1、2的方向性函数可分别写为
)
()()()()()(2211o k o k F F F F F F θθθθθθθθθθ--==-+==k θ为0θ与波束最大值方向的偏角。
用等信号法测量时，波束1接收到的回波信号)()(11t k KF KF u θθθ-==，波束2收到的回波电压值)()-()(22t k t k KF KF KF u θθθθθ+=-==，式中t θ为目标偏离等信号轴0θ的角度，这里对1u 和2u 信号进行和差法处理，可以获得目标信号t θ的信
息。
由1u 及2u 可以求得其差值)(θ∆及和值)(θ∑，即
)]()([)()()(21t k t k F F K u u θθθθθθθ+--=-=∆)]
()([)()()(21t k t k F F K u u θθθθθθθ++-=+=∑在等信号轴附近差信号及和信号分别可近似表示为
k
d dF o t t θθθ
θθθ=≈∆|)
(2)(k
F o t )(2)(θθ≈∑即可求得其和差波束)(θ∑及)(θ∆，如图2所示。
归一化的和差值为
o d dF F o t θθθ
θθθ==∑∆|)()(，由于
∑
∆
正比于目标偏离0θ的角度t θ，故可用它来判读t θ的大小及方向。
图2和差测角法（a ）两波束的方向图（b ）差波束响应（c ）和波束响应
2.单脉冲和差测角仿真
为半功率波束宽度，，为高斯型天线方向图函数r r
e
f θθθθ2)(
3863.1)(-=在8mm 波段，
，mm d mm k 160,7302===
λ
π
3/,2
.13-3-db k db θθλ
θ==波束倾角天线波束宽度为。
Matlab 仿真程序及结果如下：
k=0.730;%参数设定d=0.160;
labda=2*pi/k;%波长
theta_3db=1.2*labda/d;%天线波束宽度
theta_k=theta_3db/3;%相对等场强方向的波束倾斜角theta=-2*theta_3db:0.2:2*theta_3db;
f1=exp(-1.3863*(theta-theta_k).^2/theta_3db^2);f2=exp(-1.3863*(theta+theta_k).^2/theta_3db^2);sigma=f1+f2;delta=f1-f2;
figure,subplot(221),plot(theta,f1,'r-'),grid on
hold on ,plot(theta,f2),xlabel('角度\theta'),ylabel('两个响应');
subplot(222),plot(theta,sigma),xlabel('角度\theta'),ylabel('和波束\Sigma'),grid on
subplot(223),plot(theta,delta),xlabel('角度\theta'),ylabel('差波束\Delta'),grid on
subplot(224),plot(theta,(delta./sigma)),grid on xlabel('角度\theta'),ylabel('\Delta/\Sigma')
3.
∑
∆
数据制表，由于最大单值测角范围为有限，因此只考虑θ在[-30°,30°]范围内的数据，本文中为简化内容，只讨论[-15°，15°]范围内的数值。
利用一次回归曲线拟合，得到对应的一次曲线。
Matlab 程序及结果如下：
k=0.730;
d=0.160;%参数设定labda=2*pi/k;%波长
theta_3db=1.2*labda/d;%天线波束宽度
theta_k=theta_3db/3;%相对等场强方向的波束倾斜角theta=-15:1:15;
f1=exp(-1.3863*(theta-theta_k).^2/theta_3db^2);f2=exp(-1.3863*(theta+theta_k).^2/theta_3db^2);
sigma=f1+f2;%和波束函数delta=f1-f2;%差波束函数t=[-15:1:15]';
f=[-0.2115-0.1978-0.1840-0.1701-0.1562-0.1422-0.1281-0.1140-0.0999-0.0857-0.0715-0.0572-0.0429-0.0286-0.014300.01430.02860.04290.05720.07150.08570.09990.11400.12810.14220.15620.17010.18400.19780.2115]';x=[ones(size(t))t];a=x\f
f3=[ones(size(t))t]*a;
figure ，plot(theta,(delta./sigma),'g-')
xlabel('角度\theta'),ylabel('\Delta/\Sigma');grid on hold on
plot(t,f3,'r-')a =
0.00000.0142
得到直线方程为θ
0142.0=∑∆从程序运行结果可以看出，利用二次回归曲线拟合得到的圆点直线和原始数据绘制出来的直线基本上重合，可以看出，结果的误差是很小的。
得到下面的表格：
接上表
01234567891011121314150
0.01430.02860.04290.05720.07150.08570.09990.11400.12810.14220.15620.17010.18400.19780.21150
0.0142
0.0284
0.0425
0.0567
0.0709
0.0851
0.0992
0.1134
0.1276
0.1418
0.1560
0.1701
0.1843
0.1985
0.2127
由上表也可以看出计算得到的和曲线拟合出来的结果误差很小。
θ
-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1算得
∑
∆-0.2115-0.1978-0.1840-0.1701-0.1562-0.1422-0.1281-0.1140-0.0999-0.0857-0.0715-0.0572-0.0429-0.0286-0.0143拟合得
∑
∆-0.2127
-0.1985
-0.1843
-0.1701
-0.1560
-0.1418
-0.1276
-0.1134
-0.0992
-0.0851
-0.0709
-0.0567
-0.0425
-0.0284
-0.0142。
