極化誤差

在長、中、短波測向中，大多數以接收垂直極化波的天線體系來測向這種測向機對於具有任意極化角和波前傾角的無線電波進行測向時，會同時對垂直極化波和水平極化波產生接收由於所用的天線體系對垂直分量和水平分量接收的方向特性圖是不相同的，因此其合成方向特性圖會發生畸變，從而產生測向誤差，這種誤差稱為極化誤差。

極化誤差與測向機和被測目標台之間的距離有關。當距離近時，地波占優勢，極化誤差很小。隨著距離的增加，天波的比重增加，地波逐漸減小，極化誤差也隨之增加。待到地波己全部衰減，而僅靠天波來測向時，由於在這個區間反射波是很陡地入射，形成一個測向不穩定的區域在該區域就不能滿意地進行測向。當距離繼續增大時，天波的波前傾角隨之下降，極化誤差亦開始減小，測向準確度也隨之提高。

基本介紹

• 中文名：極化誤差
• 外文名：polarization error
• 學科：通信
• 形成原因：垂直和水平分量接收方向特性不同
• 減小措施：多次測向、選抗極化誤差測向體制
• 影響：降低測向準確度

簡介

在通信對抗測向試驗中，根據配試裝備所發射的無線電波在被試裝備的接收天線端所感應的無線電信號強度分析而判定配試裝備的方位如果從配試裝備到被試裝備之間的無線電波的傳播沒有受到其他外來因素的影響，那么所測得的方位值應該是比較準確的但實際工作中的情況並非是理想的，無線電波在傳播過程中由於受到諸如電離層的分布狀況、地磁場、空間電磁波干擾等因素的影響，從而產生測向誤差。

通常的中波、短波測向中，到達測向天線體系處的電磁波，除了正常極化的地波外，還有來自電離層的反射波(天波)天波往往是非正常極化波他既有垂直極化分量，又有水平極化分量這種非正常極化波的電場(磁場)的各個分量的振幅和相位關係也是隨時變化的。

在長、中、短波測向中，大多數以接收垂直極化波的天線體系來測向這種測向機對於具有任意極化角和波前傾角的無線電波進行測向時，會同時對垂直極化波和水平極化波產生接收由於所用的天線體系對垂直分量和水平分量接收的方向特性圖是不相同的，因此其合成方向特性圖會發生畸變，從而產生測向誤差這種誤差稱為極化誤差。

極化誤差與測向機和被測目標台之間的距離有關。當距離近時，地波占優勢，極化誤差很小。隨著距離的增加，天波的比重增加，地波逐漸減小，極化誤差也隨之增加。待到地波已全部衰減，而僅靠天波來測向時，由於在這個區間反射波是很陡地入射，形成一個測向不穩定的區域在該區域就不能滿意地進行測向。當距離繼續增大時，天波的波前傾角隨之下降，極化誤差亦開始減小，測向準確度也隨之提高。

對干涉儀測角性能的影響

當前，通信、雷達、無線網路等各種新型電子信息系統不斷湧現，使得電磁環境變得日益複雜，這對電子信號的情報偵察能力的要求也越來越高。傳統接收機體制已不能滿足高密度複雜電磁環境的要求。自適應信號處理由於能夠自適應的調整和外界干擾環境的信號參數，可以在保持期望信號的前提下抑制干擾信號，從而在雷達、通信及聲納等領域中得到廣泛的套用。然而，自適應信號處理所要求的各個單元是理想的，並且各個接收機之間不存在誤差，這在實際的系統中是幾乎不可能實現的，必然會存在著各種非理想特性。例如，實際陣列天線的各個單元往往存在非理想特性，在發射或接收電磁信號時，不僅能夠接收信號的共極化分量，也能夠接收信號的交叉極化分量，存在著一定的正交極化耦合度。在以往比相體制測角性能的研究中，往往側重分析各個接收通道之間幅度和相位的一致性問題，而天線單元本身的交叉極化耦合問題往往被忽略而未加考慮，這使得工業實際部門在對比相體制測角系統進行鑑定和測試遇到問題，有很多試驗現象難以解釋。63892部隊的戴幻堯等從一個新的視角，即從干涉儀天線的極化誤差重新入手重新審視測角性能，首先給出了比相法測角的基本原理，然後對天線單元的接收信號進行數學建模，進而研究和分析了天線單元的極化誤差對比相體制測角性能的影響，給出了解析的數學表達式，指出了在極化誤差的作用下，干涉儀的測角性能敏感於入射信號的極化狀態，最後通過仿真定性定量評估了測角性能，給出了部分實驗結論。當相位干涉儀的兩個天線單元( 或者多個天線單元) 的極化特性不一致時，會引起較大的角度測量誤差，並且該誤差和入射信號的極化狀態有關。因此，在實際系統鑑定中，不應該只用一種極化的信號源對比相測角系統進行測試，應該多改變信號的極化方式，進而更加全面的干涉儀測角性能，該誤差難以有效校準，下一步需要研究有效的誤差校準方法。

減小極化誤差的措施

在無線電測向中，減小極化誤差有多種措施，下而主要對常用的幾種加以討論

多次測向取平均值法

間隔垂直天線的無線電測向機的極化誤差的特點是變化較快，對稱地出現於正確示向度的兩側，所以對多次連續取得的示向度數值來說，也可以把極化誤差看作是隨機性的。

根據機率的計算，大量觀測中，絕對值相等、符號相反的隨機誤差出現的機率幾乎是相同的因而隨著測向次數的增加，其算術平均誤差逐漸趨近於零因此降低極化誤差的有效方法之一是長時間連續測量出多個示向度的數值，然後取其平均值如果把幾次測量的算術平均值看作是方位誤差，那么所得到的算術平均極化誤差要比根據單個方位得到的均方根極化誤差小 倍。

因此，長時間多次測向，取平均值，可以大大地降低極化誤差。

選擇抗極化誤差的無線電測向體制

為了較好地減小極化誤差，通常採用各種抗極化誤差的測向體制，主要有採用間隔雙環天線體系構成的無線電測向機，採用H型天線體系構成的測角系統，採用U型天線體系，採用變壓器禍合的阿德柯克天線體系以及各種方式的綜合套用等。由於阿德柯克天線體系套用比較廣泛，以此種測向體制為例做以技術分析。

阿德柯克天線體系是為了使兩根水平饋線容易實現其負載平衡、對稱而採用變壓器禍合的天線體系其典型電原理圖如圖所示。

採用磁禍合的優點是可以增大天線體系下半部閉合迴路的阻抗，從而可以避免由於上、下兩部分迴路不平衡而引起的極化誤差在這種情況下，變壓器的匝間電容愈小愈好因為該電容愈小，饋線愈容易保持平衡，接收的水平極化分量愈易抵消因而引起的極化誤差也愈小。

圖中變數器偏離垂直天線的中心，其目的是為了減少垂直、水平、導線間的靜電禍合在這種禍合方法中，對極化誤差影響最大的是通過變壓器初、次級線圈間的雜散電容C，而流入天線下半部閉合迴路的電流因此，為了減小該雜散電容C的有害影響，可以把初、次級線圈禁止起來。

如果變壓器製造的的完全平衡，饋線也製作成完全平衡對稱，那么採用變壓器禍合的天線體系，理論上可以做到極化誤差為零但是實際上，由於製造工藝不可能達到這種要求，因此總有一些不平衡存在，因此這種電路只能起到降低極化誤差的作用.

這種型式的結構優點是可以降低極化誤差，其缺點是製作困難，如:整個變壓器的設計製造均應完全一致，禍合係數及其他一切參數均應對應相等，否則，將會產生阻抗不相等或電流相位不一致等誤差。在電氣上要求這個禍合係數愈大愈好，以便有較高的靈敏度，而且在各波段中不應有諧振點，所以對其電感量的選擇應特別注意。

由於性能良好的高頻磁芯以及傳輸線式變數器的出現，可以在很寬的頻帶範圍內，以很低的損耗使天線至接收機間由不平衡傳輸為平衡傳輸，因此大大降低了極化誤差，所以這種變壓器禍合方式套用比較廣泛。