0 引言

微波信号到达角（AOA）的测量在电子对抗和卫星定位等领域中有着非常重要的作用[1-2]。传统电域AOA估计方案需要将接收的信号进行模/数转换，再利用算法进行估计[3-4]。目前的雷达信号中心频率高、带宽大，很难对其进行模/数转换，且后续的计算量大、实时性差，难以满足系统需求。与传统电域技术相比，微波光子技术以其大带宽、高中心频率、低损耗和抗电磁干扰能力强等特点，在信号的传输、处理和测量等方面有诸多优势[5-9]。基于微波光子技术的AOA测量方案不需要对高频信号进行模/数转换，能够有效克服“电子瓶颈”，实现更好的测量。现在许多基于微波光子技术的AOA测量方案已被提出。一类是下变频方案，从输出信号的频谱[10]或者输出信号的幅度相位相关性[11-12]中提取出相位信息，进而计算出AOA；另一类是AOA映射方案，通过测量输出光功率[13-15]、电功率[16-18]或输出直流电压[19-20]与AOA导致的相位差之间的关系，计算出AOA。上述2类方案需要采用双平行探测结构来辨别AOA方向[15]，但这需要天线间隔小于接收波长的二分之一，否则会出现相位模糊的问题。此外，还可以构造微波光子陷波滤波器[21-23]，利用滤波器的特性将到达天线的时间差转化为输出频谱凹陷位置的变化，但是这种方案需要使用矢量网络分析仪测量宽带信号，成本较高，并且在噪声严重时难以分辨其陷波的位置。

线性调频波（LFMW）作为一种具有脉冲压缩特性的雷达波形，在雷达探测、电子对抗和遥感测量等领域中都有广泛的应用。线性调频信号具有频率线性变化的特性，易于产生和处理，通过混频可实现宽带线性调频信号的去斜接收，即可降低对接收采样率的要求，减少数据处理量，提高实时性[23]。对于线性调频信号的AOA测量[24-25]，基线间隔尺寸不需要小于回波信号波长的二分之一，在长基线的场景下能够得到很高的测量精度，在低信噪比情况下也能得到较好的测量结果。文献[24]提出通过增加天线延迟实现目标方位辨别，但其只能实现一维AOA信息的测量，且抗噪声能力较弱。目前提出的基于微波光子技术的AOA测量方案基本都是采用2根天线组成线性天线阵的方式，但只能测量出1个到达时间差，因此只能估算出一维的AOA，并不能检测到二维AOA（方位角和俯仰角[16]）。要得到二维AOA，需构建L型天线阵，即通过2根线性天线阵估算出的2个一维AOA，再计算出二维AOA。基于此，本文提出一种基于微波光子去斜接收的二维AOA估计方案。

4 结束语

本文提出并验证了一种基于微波光子去斜接收的二维AOA估计方案。相比于传统方案，所提方案通过L型天线加入固定延迟时间的简单方式，实现了更大范围内的AOA估计；利用去斜接收的方法，提升了实时性和抗噪声能力。根据理论分析和实验结果可知，在天线间隔d=5 m、SNR分别为10 dB和-7.8 dB时，δx和δy在-79°~74°内的估计误差小于2°，同时，俯仰角和方位角的估计误差小于2°。后期可优化所提方案的配置参数，如增大天线间隔，还可以在估计误差允许的范围内进一步扩大一维AOA的测量范围，进而改善二维俯仰角和方位角的估计结果。