测向技术广泛应用于雷达、技术侦察、电子对抗、通信等多个关键场景。其中，和差测向技术作为基于单脉冲技术的高精度测向方案，凭借快速响应、抗干扰性强的优势，成为兼顾精度与实时性需求的优选技术，贯穿于军事、民用等多个领域的核心设备中。

一、和差测向技术概述

和差测向本质是比幅测向技术的优化升级，核心是通过天线阵列形成“和波束”与“差波束”，结合两者的幅度或相位关系，实现对信号来波方向的精准解算，是连接基础信号探测与实际应用的关键技术。

二、和差测向技术发展历程

（1）萌芽阶段（20世纪40-50年代）：理论奠基，源于军事需求

和差测向技术的萌芽源于二战后军事领域的迫切需求，核心是为解决机载、舰载雷达对高速移动目标的精准跟踪的需求。此时，传统比幅测向（如Adcock/Watson-watt体制）和早期干涉仪测向均无法满足军事场景的实时性要求。

1940年代末，单脉冲测向技术初步提出，和差测向作为其核心分支，开始进入理论探索阶段。这一时期的核心突破是明确了“和波束”与“差波束”的基本概念，通过将天线接收的信号进行和差处理，利用幅度比值解算来波方向，初步解决了“精度与实时性难以兼顾”的痛点。

（2）初步发展阶段（20世纪60-80年代）：工程化落地，性能稳步提升

半导体与阵列天线技术成熟，推动和差测向工程化落地。多通道接收机解决信号一致性问题，天线阵列从二元阵扩展为多阵元，测向精度提升至几分级别，响应达毫秒级，广泛应用于舰载、机载火控雷达。但系统体积大、功耗高，仅局限于军事领域。

（3）快速迭代阶段（20世纪90年代-21世纪10年代）：数字化升级，场景拓展

DSP、FPGA、DBF技术推动数字化升级，实现和差波束精准调控，算法优化适配宽带场景。2014年里程碑论文《Direction Finding Using Multiple Sum and Difference Patterns in 4D Antenna Arrays》突破宽视场与高精度瓶颈，轻量化云台2元阵产品出现，技术从军事向民用拓展，应用于5G基站、气象雷达等场景。

（4）成熟普及阶段（21世纪10年代至今）：智能化优化，全场景适配

依托5G、低轨卫星技术，和差测向走向成熟。算法持续优化提升精度与抗干扰能力，两种典型产品升级适配不同场景：多阵元产品用于高端场景，轻量化产品普及于无人机、民用安防。国内研究推动国产化落地，形成完善技术与应用格局。

二、和差测向技术原理

在和差测向的两种核心方法（和差比幅、和差比相）中，和差比幅测向是最常用的，应用场景覆盖军事、民用等绝大多数和差测向领域。以下介绍均为和差比幅测向。

信号通过测向天线阵，在馈电网络的输出端形成和信号与差信号。在测向处理时，和信号主瓣指向当前测量方向，而差信号则在测向方向上形成零陷，如下图所示：

图1.和差比幅测向示意图

通常情况下，由于和信号主瓣不够尖锐，而差信号可能存在多个零陷，因此，无论是单独利用和信号搜索最大能量方向来测向，还是利用差信号搜索最小能量方向来测向，都难以获得精度较高的测向结果，因此，实际处理时需要联合和、差信号输出结果完成测向处理。

为了更容易理解，下面以二元天线阵为例来介绍和差测向原理。

（1）.二元天线阵信号建模

图2.二元天线阵示意图

三、两种典型的产品形态

基于和差测向原理，结合不同应用场景的需求，衍生出两种典型的产品形态，分别适配“高精度、大范围”和“轻量化、低成本”的需求，覆盖不同层级的应用场景。

1. 基于阵列天线数字波束合成的和差测向产品

这类产品是和差测向技术的“高端形态”，核心优势是测向精度高、角度覆盖范围广，适配对性能要求较高的场景，其核心组成与应用如下：

图3.阵列接收系统组成示意图

（参考《基于和差波束形成的阵列信号处理平台设计》）

• 多阵元阵列天线：由多个结构相同、性能一致的天线单元按特定规律排列（如均匀线性阵、平面阵），单元间距通常取信号波长的一半，阵元数量可根据需求灵活配置，是信号接收与波束合成的基础；

• 多通道接收机：与天线阵元一一对应，负责将天线接收的模拟信号进行放大、下变频、模数转换，将模拟信号转化为数字信号，同时保证各通道信号的一致性，通道不平衡超过0.5dB时会显著影响测向精度；

• 数字信号处理（DSP）单元：相当于产品的“大脑”，核心功能是通过数字波束合成（DBF）技术，对多通道数字信号进行加权调控，精准形成和差波束，同时完成角度解算、目标跟踪等算法运算，实现微秒级波束切换。

2. 基于云台的2元阵和差测向产品

这类产品是和差测向技术的“轻量化形态”，核心优势是结构简单、成本低、体积小，适配轻量化、机动化的应用场景，其核心组成与特点如下：

图4.二阵元和差测向设备组成示意图

结构相对简洁，如图4所示，核心由两大组件构成，无需复杂的多通道处理系统：

• 2元阵天线和云台：由两个天线单元组成，结构简单、体积小巧，无需复杂的阵列布局，可灵活安装在小型设备上；云台负责带动2元阵天线旋转，实现角度扫描，替代多阵元阵列的全角度覆盖功能；

• 双通道接收机：双通道接收机负责接收和、差信号并进行测向运算，完成角度解算，无需复杂的数字信号处理单元。

四、小结

和差测向技术作为一种兼顾精度、速度与抗干扰能力的测向方案，是现代电磁探测领域的核心技术之一，其核心价值在于通过和差波束的协同作用，实现信号来波方向的精准、实时解算，极大的提升了比幅测向的精度。

可以支持不同应用场景的测向，具备高、低端产品形态。基于阵列天线数字波束合成的产品，以高精度、全角度覆盖的优势，支撑军事、航天、高端通信等核心场景；基于云台的2元阵产品，以轻量化、低成本的特点，适配无人机、便携式设备等小型化场景。

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