雷達(dá)對(duì)抗原理全套課件

西安電子科技大學(xué)出版社信息技術(shù)重點(diǎn)圖書(shū)·雷達(dá)雷達(dá)對(duì)抗原理（第二版）目

錄第1章雷達(dá)對(duì)抗概述第2章對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第3章對(duì)雷達(dá)信號(hào)方向的測(cè)量和定位第4章雷達(dá)偵察的信號(hào)處理第5章雷達(dá)偵察作用距離與截獲概率第6章遮蓋性干擾第7章欺騙性干擾第8章干擾機(jī)構(gòu)成及干擾能量計(jì)算第9章對(duì)雷達(dá)的反輻射攻擊第10章對(duì)雷達(dá)的無(wú)源干擾技術(shù)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述雷達(dá)對(duì)抗的基本概念與含義雷達(dá)對(duì)抗的信號(hào)環(huán)境雷達(dá)偵察概述雷達(dá)干擾概述第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.1

雷達(dá)對(duì)抗的基本概念與含義1.1.1雷達(dá)對(duì)抗的含義及重要性雷達(dá)通過(guò)發(fā)射和接收電磁波獲取目標(biāo)信息。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，以雷達(dá)為代表的有源探測(cè)裝備是獲取目標(biāo)戰(zhàn)場(chǎng)信息的重

要手段，也是有效指揮和控制各種火力打擊武器的基本保證。如圖1-1所示的一架作戰(zhàn)飛機(jī)，可能會(huì)受到敵方多種雷達(dá)和殺傷武器的威脅。如果它及其所在方能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)識(shí)別敵方雷達(dá)和威脅態(tài)勢(shì)，并且利用各種雷達(dá)對(duì)抗資源，采取相應(yīng)、有效的反制措施，就可先敵發(fā)起攻擊，摧毀敵方雷達(dá)和武器系統(tǒng)，完成預(yù)定的作戰(zhàn)任務(wù)，同時(shí)保障己方人員和裝備的安全。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-1作戰(zhàn)飛機(jī)面臨的威脅雷達(dá)環(huán)境示意圖第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.

雷達(dá)對(duì)抗是取得信息優(yōu)勢(shì)和軍事優(yōu)勢(shì)的重要手段和保證現(xiàn)代雷達(dá)是在全天候、大視場(chǎng)、復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，快速、準(zhǔn)確、可靠地進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)、跟蹤、制導(dǎo)和火控的重要裝備。破壞或毀傷了雷達(dá)的正常工作，也就破壞了作戰(zhàn)系統(tǒng)中最重要的信息來(lái)源。特別是在信息化戰(zhàn)場(chǎng)上，一旦喪失了信息獲取途徑，各級(jí)指揮控制中心、作戰(zhàn)武器平臺(tái)和作戰(zhàn)人員就會(huì)成為“聾子”、

“瞎子”，必將嚴(yán)重喪失作戰(zhàn)能力。第二次世界大戰(zhàn)中的諾曼底登陸戰(zhàn)役，英美聯(lián)軍通過(guò)雷達(dá)偵察，事前完全掌握了德軍在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)40多部雷達(dá)的部署、工作頻率等信息，一方面進(jìn)行大規(guī)模的火力轟炸，另一方面炮制假的進(jìn)攻方向。戰(zhàn)役開(kāi)始后，又進(jìn)行了連續(xù)不斷的轟炸和干擾，使德軍雷達(dá)完全陷于癱瘓，根本不能提供任何有用信息，聯(lián)軍參戰(zhàn)的2127艘艦船只損失了6艘，損失率不到0.3%。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2.雷達(dá)對(duì)抗是消滅敵人、完成任務(wù)、保存自己的必要武器雷達(dá)偵察可以全天候、安全、隱蔽地工作，在比雷達(dá)探測(cè)更大的視

場(chǎng)范圍和復(fù)雜的電磁環(huán)境中，有效獲取包括雷達(dá)在內(nèi)的各種輻射源信息，例如：輻射源的位置信息，工作狀態(tài)信息和信號(hào)調(diào)制信息等。這些信息

既可以為指揮決策提供重要的情報(bào)，也可以用來(lái)引導(dǎo)干擾和殺傷武器，

破壞或擾亂敵方雷達(dá)及其武器系統(tǒng)的正常工作，甚至直接毀傷敵方裝備，殺傷作戰(zhàn)人員。在各種精確打擊武器日益發(fā)展的今天，雷達(dá)及其武器系

統(tǒng)一旦被偵察定位，將會(huì)處于十分危險(xiǎn)的境地。目前反輻射武器的攻擊

誤差僅幾米，攻擊距離可達(dá)數(shù)百公里，安裝于彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈和長(zhǎng)

航時(shí)無(wú)人機(jī)上的反輻射武器，作戰(zhàn)距離甚至可達(dá)數(shù)千公里。如果沒(méi)有受

到干擾，雷達(dá)制導(dǎo)的防空導(dǎo)彈一次齊射的目標(biāo)殺傷概率在90%以上，防空火炮一次點(diǎn)射的目標(biāo)殺傷概率在80%以上。而在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍綜合采用了多種雷達(dá)對(duì)抗措施,曾一度使地空導(dǎo)彈的殺傷概率降到2%,防空火炮的殺傷概率降到0.5%以下。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍的F-117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)出動(dòng)數(shù)千架次，執(zhí)行防空火力最強(qiáng)地區(qū)的作戰(zhàn)任務(wù)，在強(qiáng)大的電子干擾掩護(hù)下，竟然無(wú)一損失。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.1.2

雷達(dá)對(duì)抗的基本原理與主要技術(shù)特點(diǎn)1.雷達(dá)對(duì)抗的基本原理雷達(dá)對(duì)抗首先依賴于雷達(dá)的電磁輻射。為了獲取目標(biāo)信息，雷達(dá)需要將高功率的電磁波能量照射到目標(biāo)上，由于目標(biāo)的電磁散射特性，將對(duì)入射電磁波產(chǎn)生相應(yīng)的散射和調(diào)制，雷達(dá)接收到來(lái)自目標(biāo)的散射信號(hào)，再根據(jù)收發(fā)信號(hào)的相對(duì)調(diào)制關(guān)系，解調(diào)目標(biāo)信息。雷達(dá)對(duì)抗的基本原理如圖1-2所示。在一般情況下，雷達(dá)偵察設(shè)備直接接收雷達(dá)發(fā)射的電磁波信號(hào)，檢測(cè)該雷達(dá)的存在，測(cè)量其所在方向、信號(hào)頻率和其它調(diào)制參數(shù)等，也可以根據(jù)已經(jīng)掌握的雷達(dá)信號(hào)先驗(yàn)信息，判斷該雷達(dá)的功能、工作狀態(tài)和威脅程度等，并將各種處理結(jié)果提交各級(jí)指揮控制中心、干擾機(jī)、反輻射武器導(dǎo)引設(shè)備等。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述由此可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)偵察的基本條件有：雷達(dá)發(fā)射電磁波；偵察機(jī)接收到足夠強(qiáng)的雷達(dá)信號(hào)；雷達(dá)信號(hào)的調(diào)制方式和參數(shù)位于偵察機(jī)處理能力之內(nèi)；偵察機(jī)能夠適應(yīng)其當(dāng)前所在的電磁信號(hào)環(huán)境。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1)雷達(dá)干擾的基本原理雷達(dá)干擾的基本原理是：破壞雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的電磁波傳播空間特性；產(chǎn)生干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，破壞其檢測(cè)目標(biāo)和測(cè)量目標(biāo)信息；減小目標(biāo)的雷達(dá)截面積。2)雷達(dá)反輻射攻擊的基本原理雷達(dá)反輻射攻擊的基本原理是：檢測(cè)識(shí)別敵方的威脅雷達(dá)輻射源信號(hào)；鎖定和跟蹤該輻射源信號(hào)，實(shí)時(shí)向攻擊武器飛行控制機(jī)構(gòu)提供角度測(cè)量信息；引導(dǎo)反輻射武器不斷逼近該輻射源，直到戰(zhàn)斗部將其摧毀。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2.雷達(dá)對(duì)抗的主要技術(shù)特點(diǎn)雷達(dá)對(duì)抗的主要技術(shù)特點(diǎn)是：1)寬頻帶、大視場(chǎng)、復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境隨著人類對(duì)電磁譜的不斷開(kāi)發(fā)和利用，特別是近20年來(lái)對(duì)電磁譜的極度開(kāi)發(fā)和利用，各種輻射源、散射源形成的電磁波極度擁塞了時(shí)間、空間和頻譜范圍，每個(gè)輻射源電磁波信號(hào)的調(diào)制變化，大量輻射信號(hào)在時(shí)間、頻譜、空間的密集、隨機(jī)混疊，構(gòu)成了極度復(fù)雜的電磁信號(hào)環(huán)境。而雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備要在如此復(fù)雜、博大的電磁信號(hào)環(huán)境中對(duì)敵方雷達(dá)實(shí)施全面、正確、有效的偵察、干擾和攻擊，就必須適應(yīng)寬頻帶、大視場(chǎng)、復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境的要求。這也是雷達(dá)對(duì)抗裝備必須具有的顯著技術(shù)特點(diǎn)。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2)瞬時(shí)信號(hào)檢測(cè)、測(cè)量和快速、非匹配信號(hào)處理由于雷達(dá)信號(hào)大多為射頻脈沖信號(hào)，持續(xù)時(shí)間很短，甚至僅為數(shù)十納秒。在一般情況下，雷達(dá)偵察設(shè)備預(yù)先并不知道這些射頻脈沖的入射方向、射頻頻譜、到達(dá)時(shí)間和各種調(diào)制特性，也無(wú)法像雷達(dá)那樣設(shè)計(jì)匹配接收機(jī)和信號(hào)處理機(jī)。因此，雷達(dá)偵察接收機(jī)和信號(hào)處理機(jī)首先需要具有對(duì)射頻脈沖信號(hào)的瞬時(shí)檢測(cè)和對(duì)信號(hào)主要特征參數(shù)的瞬時(shí)測(cè)量能力；其次需要具有對(duì)瞬時(shí)檢測(cè)脈沖信號(hào)的快速分選和對(duì)輻射源檢測(cè)、識(shí)別處理的能力；然后需要具有對(duì)某些重要信號(hào)的精確分析、跟蹤和處理能力。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.1.3雷達(dá)對(duì)抗與電子戰(zhàn)電子戰(zhàn)(EW)是敵我雙方利用電磁能和定向能以破壞敵方武器裝備對(duì)電磁譜、電磁信息的利用，或?qū)撤窖b備和人員進(jìn)行攻擊和殺傷，同時(shí)保障己方武器裝備效能的正常發(fā)揮和人員的安全而采取的軍事行動(dòng)。電子戰(zhàn)包括兩個(gè)相互斗爭(zhēng)的方面：電子對(duì)抗(ECM，包括電子偵察、電子干擾、電子隱身和電子摧毀等)和電子反對(duì)抗(ECCM，包括電子反偵察、電子反干擾、電子反隱身和電子反摧毀等)。電子干擾、電子摧毀也稱為電子進(jìn)攻，電子反偵察、電子反干擾和電子反摧毀也稱為電子防護(hù)。電子戰(zhàn)的技術(shù)分類很多，以無(wú)線電設(shè)備或器材的功能類別進(jìn)行分類是常用的方式之一，如：雷達(dá)對(duì)抗與反對(duì)抗，通信對(duì)抗與反對(duì)抗，光電對(duì)抗與反對(duì)抗，無(wú)線電引信對(duì)抗與反對(duì)抗，導(dǎo)航對(duì)抗與反對(duì)抗，敵我識(shí)別系統(tǒng)的對(duì)抗與反對(duì)抗等。電子對(duì)抗從頻域上可分為射頻對(duì)抗、光電對(duì)抗和聲學(xué)對(duì)抗三段，各頻段的劃分如圖1-3所示。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-3電子對(duì)抗的頻段劃分第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述射頻對(duì)抗射頻對(duì)抗的頻率范圍為3

MHz~300

GHz，是雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、敵我識(shí)別、無(wú)線電引信等微波電子設(shè)備工作的主要頻段。光電對(duì)抗光電對(duì)抗的頻率范圍在300

GHz以上，可進(jìn)一步分為紅外、可見(jiàn)光、激光、紫外等子頻段，是精確制導(dǎo)和定向能武器等工作的主要頻段。聲學(xué)對(duì)抗聲學(xué)對(duì)抗的頻率范圍主要在3

MHz以下，是水下聲吶、導(dǎo)航定位和制導(dǎo)兵器工作的主要頻段。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.2

雷達(dá)對(duì)抗的信號(hào)環(huán)境雷達(dá)對(duì)抗的信號(hào)環(huán)境S是指其所在位置處各種電磁輻射、散射信號(hào)的全體：(1-1)式中,N為電磁輻射、散射源數(shù)量，si(t)為其中第i個(gè)源的信號(hào)。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.2.1雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)中信號(hào)環(huán)境的描述1.脈沖信號(hào)環(huán)境對(duì)于式(1-1)中的脈沖雷達(dá)輻射信號(hào)，可展開(kāi)其射頻脈沖序列：(1-2)雷達(dá)對(duì)抗概述第1章1)包絡(luò)函數(shù)Ai,j(t)(1-3)式中,Pi(Ri，r)，Gi(αi，r，βi，r)，Gr(αi，βi)，ai(t，τi，j)分別為距離Ri，r處收到該雷達(dá)發(fā)射脈沖的功率，雷達(dá)發(fā)射天線在接收

方向αi，r、βi，r的增益，偵察接收天線在雷達(dá)方向αi、βi的增益和歸一化的脈沖形狀函數(shù)。ai(t，τi，j)可以表現(xiàn)出射頻脈沖的振幅調(diào)制信息，有時(shí)為了簡(jiǎn)化描述，常用矩形脈沖函數(shù)近似：(1-4)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2)

到達(dá)時(shí)間ti,j(1-5)PRIi,j為脈沖重復(fù)周期，也是雷達(dá)信號(hào)調(diào)制中相對(duì)變化范圍最大、最容易、最快捷、最常使用的一項(xiàng)參數(shù),一般表述為(1-6)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述3)

脈沖寬度τi,jτi,j與雷達(dá)的作用距離、距離分辨力、工作比等具有密切的關(guān)系，許多雷達(dá)可以在改變PRIi，j的同時(shí)更換τi,j，以保持工作比不變，并獲得盡可能大的威力范圍。脈沖壓縮雷達(dá)經(jīng)常通過(guò)選用不同的τi,j來(lái)改變脈沖壓縮處理增益(帶寬與時(shí)寬的乘積)，以適應(yīng)遠(yuǎn)程和近程不同探測(cè)任務(wù)的需要。τi,j的一般表述為(1-7)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述4)相位調(diào)制由于頻率是相位的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，因此式(1-2)中的相位調(diào)制也包括頻率調(diào)制。Ⅰ脈內(nèi)相位調(diào)制單個(gè)雷達(dá)信號(hào)脈沖的相位調(diào)制是脈內(nèi)相位調(diào)制，主要有單載頻、頻率分集、頻率編碼、線性調(diào)頻、相位編碼等，其函數(shù)表述分別為：?jiǎn)屋d頻：(1-8)頻率分集：(1-9)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述頻率編碼：(1-10)線性調(diào)頻:(1-11)相位編碼：(1-12)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述Ⅱ

脈間相位調(diào)制除了在脈內(nèi)的相位調(diào)制以外，現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)在脈沖之間的相位調(diào)制主要有固定頻率、捷變頻、分組變頻等。脈間的相位調(diào)制還可以與脈內(nèi)的相位調(diào)制組合，形成更加復(fù)雜的雷達(dá)發(fā)射脈沖調(diào)制。例如：將脈內(nèi)的單載頻、線性調(diào)頻、相位編碼脈沖等與下面的脈間調(diào)制組合，形成的表述分別為捷變頻和分組變頻。(1)捷變頻：(1-13)式中，n和{ωi，p}p=1分別為可捷變的頻率數(shù)和頻率集合。n第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述(2)分組變頻：(1-14)根據(jù)作戰(zhàn)功能和戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求，雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)各種信號(hào)的偵收處理能力是在整個(gè)信號(hào)空間S中一個(gè)有限的檢測(cè)空間DR，其典型表現(xiàn)形式為(1-15)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述式中，ΩRF、ΩAOA、ΩPW和ΩP分別為雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)對(duì)信號(hào)載

頻、到達(dá)方向、脈沖寬度和信號(hào)功率的檢測(cè)范圍，DR是它

們需要同時(shí)滿足的條件。雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)可能檢測(cè)到的全體信號(hào)S′只是S中滿足DR條件的子集合：(1-16)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)依據(jù)就是：根據(jù)任務(wù)需求分析S和S′,合理地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)自身能力DR，使系統(tǒng)能夠滿足各項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)

指標(biāo)的要求。在一般情況下，S′是諸多雷達(dá)輻射脈沖信號(hào)序列的疊加，由于各輻射源之間一般是獨(dú)立發(fā)射的，當(dāng)N數(shù)量較大時(shí)，S′近似滿足統(tǒng)計(jì)平穩(wěn)性和無(wú)后效性，在數(shù)學(xué)上可以采用泊松(Poisson)過(guò)程描述。該過(guò)程給出了在τ時(shí)間內(nèi)到達(dá)n個(gè)脈沖的概率Pn(τ)為第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述(1-17)式中,λ稱為S′的脈沖流密度，也是指單位時(shí)間(τ=1

s)內(nèi)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)接收到的平均脈沖數(shù)，它與S′中各輻射源信號(hào)參數(shù)的關(guān)系可以表示為(1-18)其中,fri是第i部雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率，Pri為其發(fā)射脈沖特性屬于DR的概率。利用S′中各雷達(dá)工作的獨(dú)立性，可求得第k部雷達(dá)的發(fā)射脈沖與其它雷達(dá)射頻脈沖時(shí)間重疊的概率PS′(k)為(1-19)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2.連續(xù)波信號(hào)環(huán)境除了脈沖雷達(dá)以外，S′中還可能存在某些連續(xù)波雷達(dá)，它們?cè)诮嚯x精確測(cè)速、測(cè)高、目標(biāo)照射和半主動(dòng)尋的制導(dǎo)等方面具有重要的應(yīng)用。連續(xù)波雷達(dá)信號(hào)的主要幅相調(diào)制形式有兩種。1)

正弦調(diào)幅連續(xù)波信號(hào)(1-20)式中，u0、ma、Ω、j和ω分別為振幅、調(diào)幅系數(shù)、調(diào)制信號(hào)頻率、調(diào)制信號(hào)初相和載波頻率，其中Ω<<ω。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2)調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)(1-21)常用的調(diào)頻函數(shù)f(t)主要有鋸齒波、三角波和正弦波等。(1-22)(1-23)(1-24)式中，T、μ和ΔF分別為調(diào)頻周期、調(diào)頻斜率和調(diào)頻寬度。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.2.2現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)抗信號(hào)環(huán)境的特點(diǎn)現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)抗信號(hào)環(huán)境具有如下特點(diǎn)：輻射源數(shù)量多，分布密度大，脈沖重頻高，信號(hào)交疊嚴(yán)重。信號(hào)調(diào)制復(fù)雜，參數(shù)變化范圍大，且多變、快變。低截獲概率雷達(dá)信號(hào)以及誘餌雷達(dá)和虛假雷達(dá)信號(hào)日漸增多，正確檢測(cè)識(shí)別難度大。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.3

雷達(dá)偵察概述1.3.1

雷達(dá)偵察的任務(wù)與分類1.電子情報(bào)偵察(ELINT)電子情報(bào)偵察屬于戰(zhàn)略情報(bào)偵察，它要求獲得全面、廣泛、準(zhǔn)確的技術(shù)和軍事情報(bào)，在平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)都要進(jìn)行，以便為高級(jí)決

策指揮機(jī)關(guān)和中心數(shù)據(jù)庫(kù)提供各種詳實(shí)的數(shù)據(jù)。先進(jìn)的雷達(dá)情報(bào)

數(shù)據(jù)庫(kù)可以像天氣預(yù)報(bào)一樣，隨時(shí)隨地提供重點(diǎn)、熱點(diǎn)地區(qū)各方

面的雷達(dá)部署、功能和性能、信號(hào)調(diào)制參數(shù)等情報(bào)。雷達(dá)情報(bào)偵

察是國(guó)防戰(zhàn)略情報(bào)的重要組成部分，主要由偵察衛(wèi)星、飛機(jī)、艦

船和陸?；把貍刹煺九c各級(jí)情報(bào)處理中心等共同組成。為了減

輕有效載荷，許多前沿偵察設(shè)備只擔(dān)任信號(hào)的截獲和記錄、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，而由異地的情報(bào)處理中心匯集各種ELINT情報(bào)來(lái)源，完成信號(hào)的綜合分析處理。為了保證情報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性，ELINT允許有較長(zhǎng)的信號(hào)分析處理時(shí)間。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2.電子支援偵察(ESM)電子支援偵察屬于戰(zhàn)術(shù)情報(bào)偵察，其任務(wù)是為戰(zhàn)場(chǎng)指揮員和相關(guān)的作戰(zhàn)系統(tǒng)提供當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中敵方電子裝備的準(zhǔn)確位置、工作狀態(tài)和信號(hào)參數(shù)等信息，以便進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)指揮、決策和控制，并將獲得的信息及時(shí)上報(bào)各級(jí)指揮機(jī)關(guān)和分發(fā)到下級(jí)作戰(zhàn)部門(mén)、武器裝備。ELINT可以作為ESM的先期預(yù)測(cè)和引導(dǎo)，以便縮短ESM的反應(yīng)時(shí)間，提高工作效率和情報(bào)質(zhì)量。電子支援偵察一般由作戰(zhàn)飛機(jī)、艦船、車輛等機(jī)動(dòng)偵察站和指控中心擔(dān)任，對(duì)它的特別要求是快速、及時(shí)、有效的現(xiàn)場(chǎng)處理能力。許多ESM系統(tǒng)都有自己直接控制和管理的對(duì)抗資源(如干擾機(jī)、反輻射武器等)，它們一般接受本平臺(tái)ESM的直接引導(dǎo)。在戰(zhàn)場(chǎng)高速信息網(wǎng)絡(luò)的支持下，現(xiàn)代ESM獲取的信息可以與網(wǎng)絡(luò)中的其他信息資源充分共享和融合處理，進(jìn)一步提高信息獲取的數(shù)量和質(zhì)量。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述3.雷達(dá)告警接收機(jī)(RWR)用于作戰(zhàn)平臺(tái)(如飛機(jī)、艦船、車輛和陣地等)的自身防護(hù)，當(dāng)其檢測(cè)到敵方威脅(如導(dǎo)彈來(lái)襲、火控和制導(dǎo)雷達(dá)探測(cè)跟蹤等)時(shí)，及時(shí)、可靠地發(fā)出警報(bào)，并指示威脅來(lái)襲方向和威脅程度等。RWR對(duì)威脅的檢測(cè)、識(shí)別和判斷依據(jù)主要依靠ELINT預(yù)先提供的情報(bào)支援，采用有針對(duì)性的信號(hào)檢測(cè)處理方式，提高對(duì)預(yù)定威脅輻射源的反應(yīng)速度。許多RWR還可與ESM和其它對(duì)抗資源(如誘餌、箔條、曳光彈、煙幕投放器等)交聯(lián)使用。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述4.引導(dǎo)干擾所有雷達(dá)干擾都需要有偵察設(shè)備提供引導(dǎo)，以便根據(jù)復(fù)雜的電磁環(huán)境和所轄的干擾資源、干擾能力，正確選擇和識(shí)別若干威脅雷達(dá)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間、空間、頻譜、調(diào)制樣式和參數(shù)發(fā)出干擾信號(hào)。干擾實(shí)施后，還需要不斷監(jiān)測(cè)威脅雷達(dá)環(huán)境和干擾對(duì)象的變化，不斷調(diào)整上述干擾的方式，使有限的干擾資源能夠獲得最好的綜合干擾效果。ESM獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息具有良好的時(shí)效性，是干擾引導(dǎo)中最重要的信息來(lái)源。在戰(zhàn)場(chǎng)高速信息網(wǎng)絡(luò)的支持下，充分利用雷達(dá)偵察的廣域信息獲取能力，綜合引導(dǎo)大量分布式的干擾資源協(xié)同工作，對(duì)

敵方的雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)實(shí)施有效干擾，是雷達(dá)對(duì)抗的重要發(fā)展方向。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述5.引導(dǎo)殺傷武器檢測(cè)和跟蹤敵方威脅雷達(dá)輻射源信號(hào)，引導(dǎo)殺傷武器實(shí)施火力打擊，是反輻射偵察引導(dǎo)的基本任務(wù)。引導(dǎo)殺傷武器一般分為兩個(gè)階段，首先由ESM、RWR、ELINT等電子偵察設(shè)備獲得當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)敵方輻射源的信息，將這些信息預(yù)先加載到反輻射武器的導(dǎo)引設(shè)備中，在合適的時(shí)間、空間發(fā)射反輻射攻擊武器；然后由反輻射武器導(dǎo)引設(shè)備按照預(yù)先加載的信息檢測(cè)和識(shí)別輻射源，形成對(duì)特定輻射源跟蹤的誤差，引導(dǎo)反輻射武器按照預(yù)定的飛行航路不斷逼近輻射源，直至將其摧毀。隨著近年來(lái)反輻射武器攻擊距離和精度的不斷提高，它已經(jīng)越來(lái)越多地出現(xiàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，并且發(fā)揮了十分重要的作用。由于反輻射武器的導(dǎo)引依賴于加載的輻射源信號(hào)特征，為了進(jìn)一步改善反輻射導(dǎo)引抗輻射源關(guān)機(jī)和抗誘偏的性能，將它與其它制導(dǎo)方式綜合在一起，已經(jīng)成為一種重要的發(fā)展方向。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.3.2雷達(dá)偵察的技術(shù)特點(diǎn)雷達(dá)偵察具有以下技術(shù)特點(diǎn)：1.作用距離遠(yuǎn)雷達(dá)接收的是目標(biāo)對(duì)照射信號(hào)的二次反射波，信號(hào)能量反比于距離的四次方；雷達(dá)偵察接收的是雷達(dá)的直射波，信號(hào)能量反比于距離的二次方。因此，雷達(dá)偵察機(jī)的作用距離一般都遠(yuǎn)大于雷達(dá)的作用距離，這對(duì)于目標(biāo)的早期探測(cè)預(yù)警和武器引導(dǎo)具有非常重要的意義。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2.安全隱蔽性好對(duì)外輻射電磁波很容易被敵方偵收設(shè)備發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和定位，不僅會(huì)造成自己信息的泄漏，還會(huì)招來(lái)強(qiáng)烈的干擾和致命的火力打擊。從原理上說(shuō)，雷達(dá)偵察只接收外來(lái)的輻射信號(hào)，本身不需要發(fā)射，因此不會(huì)被敵方檢測(cè)、識(shí)別和定位，具有良好的安全隱蔽性。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述3.獲取的信息多而準(zhǔn)雷達(dá)偵察所獲得的是直接來(lái)自于雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)，受其它環(huán)節(jié)的“污染”少，信噪比較高，便于進(jìn)行準(zhǔn)確、細(xì)致的特征分析和提取，甚至可獲得不同輻射源“個(gè)體”的特征信息。雷達(dá)偵察本身的寬頻帶、大視場(chǎng)特點(diǎn)又廣開(kāi)了各種雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的信息來(lái)源，且便于進(jìn)行長(zhǎng)期的信息積累，建立豐富的輻射源數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)。這也是雷達(dá)偵察信號(hào)處理中非常重要的信號(hào)和信息處理依據(jù)。雷達(dá)偵察也有一定的局限性，如信息獲取依賴于雷達(dá)的發(fā)射，單個(gè)偵察站不能準(zhǔn)確測(cè)距等。出于目標(biāo)信息獲取的共同利益，在

現(xiàn)代電子信息傳感器中，采用有源與無(wú)源探測(cè)綜合，射頻與光電

探測(cè)綜合等手段，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短、協(xié)同工作，將是重要的發(fā)展方

向。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.3.3雷達(dá)偵察設(shè)備的基本組成典型雷達(dá)偵察系統(tǒng)的基本組成如圖1-4所示。測(cè)向天線陣覆蓋系統(tǒng)測(cè)向范圍ΩAOA，并與測(cè)向接收機(jī)一起實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻脈沖信號(hào)到達(dá)角θAOA的實(shí)時(shí)測(cè)量。測(cè)頻天線的角度覆蓋范圍也是ΩAOA，它與寬帶偵收接收機(jī)一起，完成對(duì)脈沖載頻fRF、到達(dá)時(shí)間tTOA、脈沖寬度τPW、脈沖功率或幅度AP等參

數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量。有些雷達(dá)偵察系統(tǒng)還可以實(shí)時(shí)測(cè)量射頻脈沖的極化EP和脈內(nèi)調(diào)制類型F，這些參數(shù)組合在一起，稱為脈沖描述字(PDW)：(1-25)第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-4典型雷達(dá)偵察系統(tǒng)的基本組成第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.4

雷達(dá)干擾概述1.4.1雷達(dá)干擾技術(shù)的分類雷達(dá)干擾的基本任務(wù)是通過(guò)輻射或散射電磁波，破壞或擾亂敵方雷達(dá)的正常工作，使其不能正確地獲取我方目標(biāo)的信息。雷達(dá)干擾的分類方法主要有以下4類，如圖1-5所示。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-5雷達(dá)干擾的分類第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.按照干擾能量的來(lái)源分類有源(Active)干擾：干擾能量來(lái)自于其它電磁輻射源的發(fā)射，如有源干擾機(jī)等。無(wú)源(Passive)干擾：干擾能量來(lái)自于對(duì)雷達(dá)照射信號(hào)的散射，如地物、箔條等。復(fù)合干擾：也稱為雙彈射干擾，是指將有源干擾信號(hào)照射無(wú)源干擾物(如箔條、地海面等)，再通過(guò)無(wú)源干擾物散射到雷達(dá)的干擾。2.按照干擾的人為因素分類有意干擾：由人為因素而有意產(chǎn)生的干擾。無(wú)意干擾：由自然或其它因素?zé)o意識(shí)產(chǎn)生的干擾。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述3.按照干擾信號(hào)的作用原理分類遮蓋性干擾：也稱為壓制性干擾，指在雷達(dá)接收機(jī)中干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)疊加在一起，使雷達(dá)難以從中檢測(cè)目標(biāo)是否存在，降低雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)概率。欺騙性干擾：指在雷達(dá)接收機(jī)中干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)難以區(qū)分，真假難辨，以假亂真，使雷達(dá)不能獲得正確的目標(biāo)信息，虛警概率增大或?qū)δ繕?biāo)測(cè)量跟蹤精度降低。作戰(zhàn)使用中，可以對(duì)雷達(dá)的部分探測(cè)空間(如存在真實(shí)目標(biāo)的空間)實(shí)施壓制性干擾，對(duì)其它探測(cè)空間(如不存在真實(shí)目標(biāo)的空間)實(shí)施欺騙性干擾。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述4.按照雷達(dá)、目標(biāo)、干擾機(jī)的空間位置分類雷達(dá)干擾的目的是保護(hù)目標(biāo)不受敵方雷達(dá)的檢測(cè)、跟蹤和威脅，因此雷達(dá)干擾的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用和干擾效果與雷達(dá)、目標(biāo)都具有非常密切的關(guān)系，如圖1-6所示，主要分為：(1)遠(yuǎn)距離支援干擾(SOJ)：干擾機(jī)遠(yuǎn)離雷達(dá)和目標(biāo)，一般位于敵方火力威脅范圍以外，通過(guò)輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)，干擾信號(hào)主要是從雷達(dá)天線的旁瓣進(jìn)入接收機(jī)，一般由專用的大功率干擾發(fā)射機(jī)擔(dān)任，采用壓制性干擾或密集假目標(biāo)干擾。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-6雷達(dá)、目標(biāo)、干擾的空間位置示意圖第1章雷達(dá)對(duì)抗概述隨隊(duì)干擾(ESJ)：干擾機(jī)位于被保護(hù)目標(biāo)附近，隨行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)輻射強(qiáng)干擾信號(hào)掩護(hù)目標(biāo)，干擾信號(hào)主要從雷達(dá)天線的主瓣進(jìn)入接收機(jī)。一般是用作戰(zhàn)平臺(tái)進(jìn)行專門(mén)的干擾改造成為ESJ，以便具有與原平臺(tái)一樣的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)能力，主要采用壓制性干擾或密集假目標(biāo)干擾。自衛(wèi)干擾(SSJ)：干擾機(jī)位于被保護(hù)目標(biāo)上，使自己免遭敵方雷達(dá)和武器系統(tǒng)威脅。它的干擾信號(hào)始終從雷達(dá)天線主瓣進(jìn)入接收機(jī)。一般采用固定安裝、可切換掛載、可即時(shí)投放拖曳和隨行等多種配置形式，經(jīng)常采用欺騙性干擾或結(jié)合壓制性干擾，是飛機(jī)、艦船、地面重要目標(biāo)防護(hù)等常備的干擾方式。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述(4)近距離干擾(SFJ)：干擾機(jī)到雷達(dá)的距離領(lǐng)先于被保護(hù)目標(biāo)，甚至盡可能抵近雷達(dá)，通過(guò)率先接收到雷達(dá)信號(hào)，快速引導(dǎo)和發(fā)射一定功率的干擾信號(hào)掩護(hù)后續(xù)目標(biāo)。主要采用壓制性干擾或密集假目標(biāo)欺騙性干擾。由于其常常身臨險(xiǎn)境，自身安全難以保障，因此SFJ主要由投擲式干擾機(jī)和無(wú)人駕駛飛行器等擔(dān)任。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1.4.2雷達(dá)干擾系統(tǒng)的基本組成現(xiàn)代雷達(dá)干擾系統(tǒng)的作戰(zhàn)對(duì)象是復(fù)雜的雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)。為了有效對(duì)抗其中的各種威脅雷達(dá)，雷達(dá)干擾系統(tǒng)也是由雷達(dá)偵察引導(dǎo)網(wǎng)、各級(jí)指揮控制網(wǎng)(指控中心)和多種干擾資源(能夠按照系統(tǒng)控制和命令產(chǎn)生指定的干擾信號(hào)的設(shè)備稱為干擾資源)組成的，如圖1-7所示。這些干擾資源可以根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃和進(jìn)程，根據(jù)敵我雙方戰(zhàn)場(chǎng)的資源配置和兵力部署，在雷達(dá)偵察引導(dǎo)網(wǎng)、各級(jí)指控中心的統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)下有序工作，各級(jí)指控中心的主要任務(wù)是制定干擾決策，分配、管理和控制干擾資源。戰(zhàn)場(chǎng)高速信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為各種分布式干擾資源的實(shí)時(shí)引導(dǎo)和控制帶來(lái)了極大的方便。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-7雷達(dá)干擾系統(tǒng)的基本組成第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述根據(jù)干擾信號(hào)的產(chǎn)生原理，雷達(dá)干擾的基本資源主要分為引導(dǎo)式、轉(zhuǎn)發(fā)式與合成式等三類干擾資源，分別如圖1-8(a)、(b)、(c)所示。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述圖1-8雷達(dá)干擾資源的基本組成第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述1．引導(dǎo)式干擾資源引導(dǎo)式干擾資源的干擾信號(hào)來(lái)自于其內(nèi)部的射頻壓控振蕩器

(VCO)。根據(jù)下達(dá)的干擾控制命令，干擾技術(shù)產(chǎn)生器生成VCO的頻率調(diào)制信號(hào)F(t)和調(diào)幅器的幅度調(diào)制信號(hào)A(t)，常用的F(t)信號(hào)有：幅度(調(diào)頻帶寬)、譜寬、分布可控的噪聲，幅度(調(diào)頻帶寬)、波形(三角波，鋸齒波，正弦波等)、周期可控的函數(shù)，以及噪聲與函數(shù)的交替或疊加等，形成各種非平穩(wěn)的干擾信號(hào)時(shí)頻譜。F(t)也可以與被干擾的雷達(dá)脈沖重復(fù)周期同步或異步，形成同步或異步調(diào)頻干擾。常用的A(t)信號(hào)有：同步或異步的雜亂脈沖，干擾

啟動(dòng)和關(guān)閉的控制信號(hào)等?？刂平涌谳敵龅摩?t)數(shù)據(jù)用于設(shè)置干擾發(fā)射天線的波束指向。VCO形成的干擾信號(hào)通過(guò)調(diào)幅器和功率

放大，由發(fā)射天線向指定方向輻射輸出?？刂平涌趯?shí)現(xiàn)指控中心與干擾資源之間的信息交互。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述2．轉(zhuǎn)發(fā)式干擾資源轉(zhuǎn)發(fā)式干擾資源產(chǎn)生的干擾信號(hào)來(lái)自于接收到的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)，且以接收到的雷達(dá)信號(hào)包絡(luò)E(t)為同步；由干擾技術(shù)產(chǎn)生器輸出對(duì)接收信道的頻段設(shè)置信號(hào)F(t)，對(duì)射頻信號(hào)存儲(chǔ)器(RFM)的寫(xiě)入信號(hào)W(t)、讀出信號(hào)R(t)和幅相調(diào)制信號(hào)M(t)，實(shí)現(xiàn)對(duì)指定頻段內(nèi)接收到的雷達(dá)信號(hào)的延遲復(fù)制和幅相調(diào)制，再通過(guò)功率放大和發(fā)射天線，輻射到指定的θ(t)方向。第1章

雷達(dá)對(duì)抗概述3．合成式干擾資源合成式干擾主要采用數(shù)字合成技術(shù)，在干擾資源有限的條件下，以最合理的干擾樣式同時(shí)干擾多部雷達(dá)。干擾技術(shù)產(chǎn)生器按照指控中心的命令，首先生成對(duì)雷達(dá)i的最佳正交干擾波形數(shù)據(jù){Ii(n)，Qi(n)}i，n，并保存在波形存儲(chǔ)器中。R(t)控制存儲(chǔ)波形的輸出，然后將各雷達(dá)的正交干擾波形數(shù)據(jù)按照時(shí)間、功率比p2i的關(guān)系合成為基帶干擾波形數(shù)據(jù)(1-26)再將合成后的波形數(shù)據(jù){I(n)，Q(n)}n送交數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，生成基帶干擾信號(hào)I(t)，Q(t)，與調(diào)諧本振信號(hào)變頻到指定的

F(t)頻段，通過(guò)功率放大和發(fā)射天線，輻射到指定的θ(t)方向。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析概述頻率搜索測(cè)頻技術(shù)比相法測(cè)頻技術(shù)信道化測(cè)頻技術(shù)線性調(diào)頻變換測(cè)頻技術(shù)聲光變換測(cè)頻技術(shù)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的時(shí)頻分析技術(shù)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.1

概

述2.1.1頻率測(cè)量和頻譜分析的作用與主要技術(shù)指標(biāo)1．頻率測(cè)量與頻譜分析的作用頻率或頻譜是電磁波信號(hào)的重要特征參數(shù)。雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的頻率或頻譜不僅與其用途、功能和性能等有著非常密切的關(guān)系，而且與其采用的器件、電路和工藝技術(shù)等也都具有非常密切的關(guān)系。因此在雷達(dá)設(shè)計(jì)和研制完成以后，其頻率和頻譜特性的變化范圍和變化能力是十分有限的。頻率和頻譜特性既是雷達(dá)的固有特征，也是相互之間區(qū)別的重要依據(jù)。戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜資源和裝備的合理管控，也是充分發(fā)揮各種電磁信息資源能力的重要保證。精確測(cè)量雷達(dá)信號(hào)的頻率和頻譜，甚至能夠區(qū)分同種、同批次雷達(dá)的不同個(gè)體。在當(dāng)前的復(fù)雜電磁信號(hào)環(huán)境中，研究和發(fā)展快速、準(zhǔn)確的雷達(dá)信號(hào)頻率測(cè)量和頻譜分析技術(shù)，對(duì)于雷達(dá)偵察信號(hào)分選、識(shí)別和輻射源檢測(cè)、識(shí)別，以及引導(dǎo)干擾和反輻射攻擊武器都具有非常重要的作用。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析可以分為以下三種情況：對(duì)單個(gè)射頻脈沖的頻率測(cè)量和頻譜分析；對(duì)給定時(shí)間內(nèi)多個(gè)脈沖的頻率測(cè)量和頻譜分析；對(duì)特定輻射源連續(xù)脈沖信號(hào)的頻率測(cè)量和頻譜分析。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2．雷達(dá)偵察系統(tǒng)中信號(hào)頻率和頻譜的定義對(duì)于式(1-2)所示的窄帶信號(hào)，其頻率的物理定義為其相位調(diào)制函數(shù)j(t)的時(shí)間變化率(2-1)它的二階導(dǎo)數(shù)稱為調(diào)頻斜率，即(2-2)對(duì)于單載頻射頻脈沖信號(hào)，在其脈沖寬度τPW內(nèi),(2-3)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析相位編碼調(diào)制的射頻脈沖除了有限的相位躍變點(diǎn)以外，脈內(nèi)其它時(shí)刻的頻率同式(2-3)。線性調(diào)頻脈沖的頻率和調(diào)頻斜率分別為(2-4)對(duì)于頻率分集和頻率編碼調(diào)制的射頻脈沖信號(hào)，可以看做是若干個(gè)子信號(hào)的合成，按照每一個(gè)子信號(hào)的存在時(shí)間，可以分別計(jì)算各自信號(hào)的頻率和調(diào)頻斜率。一般雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)中要求測(cè)量的信號(hào)頻率和調(diào)頻斜率滿足式(2-1)、(2-2)的定義。[t，t+τPW]時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的單個(gè)射頻脈沖信號(hào)，其頻譜一般定義為該信號(hào)的傅立葉變換：(2-5)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析對(duì)來(lái)自同一輻射源的m個(gè)射頻脈沖的頻譜定義為(2-6)式中,ti和τPW，i分別是第i個(gè)脈沖的到達(dá)時(shí)間和脈沖寬度。顯然，分析的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)信號(hào)頻譜分析的精度和分辨能力越高。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析3．頻率測(cè)量與頻譜分析的主要技術(shù)指標(biāo)1)頻率測(cè)量范圍ΩRF、瞬時(shí)帶寬ΔΩRF、頻率分辨力Δf和頻率測(cè)量精度δfΩRF是指測(cè)頻系統(tǒng)最大可測(cè)的雷達(dá)信號(hào)頻率范圍；ΔΩRF是指任一瞬間最大可測(cè)的雷達(dá)信號(hào)頻率范圍；Δf是指其能夠測(cè)量和區(qū)分兩個(gè)同時(shí)不同頻率信號(hào)間的最小頻率差；δf是指頻率測(cè)量值與頻率真值之間的偏差。如果ΩRF=ΔΩRF，則系統(tǒng)稱為頻率非搜索或瞬時(shí)寬開(kāi)的測(cè)頻系統(tǒng)，δf常用均值(系統(tǒng)誤差)和均方根值(隨機(jī)誤差)表示。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2)無(wú)模糊頻譜分析范圍ΩSF、頻譜分辨力ΔfSF和頻譜分析誤差δfSFΩSF是指頻譜分析系統(tǒng)最大可無(wú)模糊分析的信號(hào)頻譜范圍;ΔfSF是指輸出相鄰譜線的最小頻率間隔;δfSF是指頻譜分析值與頻譜真值之間的偏差。3)測(cè)頻與頻譜分析靈敏度sf

min和測(cè)頻與頻譜分析的動(dòng)態(tài)范圍Dfsf

min是指頻率測(cè)量和頻譜分析系統(tǒng)正常工作(滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求)時(shí)所需要的最小輸入信號(hào)功率；Df為系統(tǒng)正常工作時(shí)允許的最大輸入信號(hào)功率sf

max與最小輸入信號(hào)功率sf

min之比(以分貝表示)：(2-7)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析4)最小測(cè)頻和頻譜分析脈寬τf

min、測(cè)頻時(shí)間tRF、頻譜分析時(shí)間tSF和時(shí)頻分辨力ΔtSFτf

min是指系統(tǒng)可以進(jìn)行測(cè)頻和頻譜分析的最小輸入信號(hào)脈寬；tRF是指從信號(hào)輸入到輸出測(cè)頻結(jié)果所用的時(shí)間；tSF是指完成一次頻譜分析所需要的時(shí)間；ΔtSF是指相鄰兩次頻譜分析之間的最小時(shí)間間隔。5)頻域截獲概率PIF和頻域截獲時(shí)間TIFPIF是指在TIF時(shí)間內(nèi)完成對(duì)給定信號(hào)頻域測(cè)量任務(wù)的概率；TIF是指對(duì)給定信號(hào)的頻域測(cè)量達(dá)到指定概率PIF所需要的時(shí)間，兩者互為條件。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析6)對(duì)同時(shí)到達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量和頻譜分析能力對(duì)同時(shí)到達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量和頻譜分析能力是指在有兩個(gè)或兩個(gè)以上不同頻率的信號(hào)同時(shí)到達(dá)測(cè)頻系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)能夠按照上述技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)測(cè)量和分析這些信號(hào)的能力和性能。除了上述主要技術(shù)指標(biāo)外，還有可靠性、尺寸、重量、成本等。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.1.2

頻率測(cè)量和頻譜分析技術(shù)的分類對(duì)雷達(dá)信號(hào)頻率測(cè)量技術(shù)的基本分類如圖2-1所示。對(duì)雷達(dá)信號(hào)頻率的測(cè)量可以采用模擬接收機(jī)、數(shù)字接收機(jī)和模擬/數(shù)字混合接收機(jī)以及信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)。一類測(cè)頻技術(shù)是直接在頻域進(jìn)行的，包括搜索頻率窗和毗鄰頻率窗。搜索頻率窗為一可調(diào)諧中心頻率的帶通濾波器，其瞬時(shí)帶寬ΔΩRF較小，通過(guò)ΔΩRF的通帶中

心頻率在ΩRF內(nèi)的調(diào)諧，選擇和測(cè)量輸入信號(hào)頻率。毗鄰頻率窗

為一組相鄰的帶通濾波器{ΔΩRFi}i覆蓋ΩRF。另一類測(cè)頻技術(shù)是將信號(hào)頻率單調(diào)變換到相位、時(shí)間、空間等其它物理域，再通過(guò)對(duì)變換域信號(hào)的測(cè)量得到原信號(hào)頻率。各種測(cè)頻技術(shù)的基本指標(biāo)和特點(diǎn)見(jiàn)表2-1。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-1測(cè)頻技術(shù)的分類第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-2所示為雷達(dá)信號(hào)頻譜分析數(shù)字接收機(jī)的基本組成，接收天線收到的雷達(dá)信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器和帶通濾波器后送給混頻器，與頻率為fL的調(diào)諧本振信號(hào)混頻，輸出固定中頻頻率fi的基帶中頻信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)中放和增益控制達(dá)到合適的功率電平(信號(hào)的幅度盡可能與模數(shù)變換器(ADC)的輸入動(dòng)態(tài)范圍一致)，分別送給包絡(luò)檢波/對(duì)數(shù)視放電路和ADC采樣電路。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-2雷達(dá)信號(hào)頻譜分析數(shù)字接收機(jī)的基本組成第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析ADC具有檢測(cè)采樣和盲采樣兩種工作方式。如果在ΩSF內(nèi)對(duì)

視頻包絡(luò)信號(hào)直接進(jìn)行門(mén)限檢測(cè)能夠滿足靈敏度sf

min的要求，則可以利用包絡(luò)的門(mén)限檢測(cè)輸出，將有檢測(cè)信號(hào)存在時(shí)的中放輸出波形數(shù)據(jù)采集下來(lái)，送給數(shù)字信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行調(diào)制分析，同時(shí)也可以對(duì)包絡(luò)和門(mén)限檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行tTOA、τPW、AP的測(cè)量，交付數(shù)字信號(hào)處理。這種處理方法可以降低采集和處理的數(shù)據(jù)量，提高信號(hào)分析的工作效率，也是大多數(shù)頻譜分析數(shù)字接收機(jī)的實(shí)際工作方式。如果直接對(duì)脈沖包絡(luò)信號(hào)的門(mén)限檢測(cè)不能滿足sf

min的要求，則ADC的信號(hào)采樣和數(shù)字信號(hào)處理都是連續(xù)進(jìn)行的；只有在經(jīng)過(guò)了連續(xù)、實(shí)時(shí)的信號(hào)處理以后，才能檢測(cè)和判決是否存在有用信號(hào)，然后進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)分析處理，這將極大地增加信號(hào)處理的負(fù)擔(dān)。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析如果對(duì)信號(hào)頻譜分析的精度和分辨要求不高，則可以不做Gm(t，f)處理，只做G1(t，f)處理，而且一般并不需要對(duì)每一個(gè)射頻脈沖都做G1(t，f)處理。頻譜分析常用的時(shí)頻分析算法如表2-2所示，其中STFT、DFT、瞬時(shí)相位差分、瞬時(shí)自相關(guān)等算法適合于采用數(shù)字邏輯器件快速計(jì)算，廣泛用于各種雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)的實(shí)時(shí)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)信號(hào)處理中；周期譜估計(jì)、小波分析等需要的處理時(shí)間較長(zhǎng)，適用于由計(jì)算機(jī)支持的非實(shí)時(shí)信號(hào)處理。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.2

頻率搜索測(cè)頻技術(shù)2.2.1搜索式超外差測(cè)頻技術(shù)1.基本工作原理搜索式超外差測(cè)頻系統(tǒng)的基本組成如圖2-3所示。雷達(dá)信號(hào)通過(guò)接收天線、低噪放進(jìn)入微波預(yù)選器。信號(hào)處理機(jī)根據(jù)需要分析的輸入信號(hào)頻率fs設(shè)置調(diào)諧本振頻率fL(t)、微波預(yù)選器當(dāng)前中心頻率fR(t)和通帶B(t)，使它們滿足下列關(guān)系：(2-8)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析式中，fi為中放的中心頻率，[fi－ΔΩRF/2，fi+ΔΩRF/2]為中放帶寬。如果fs位于B(t)內(nèi)，則信號(hào)可以通過(guò)微波預(yù)選器、混頻器、中放、包絡(luò)檢波和視放等環(huán)節(jié)；如果輸出視頻脈沖包絡(luò)信號(hào)E(t)大于檢測(cè)門(mén)限，就可啟動(dòng)信號(hào)處理機(jī)測(cè)量信號(hào)的頻率fRF，使之滿足下列關(guān)系：fRF=fL(t)－fi(2-9)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-3搜索式超外差接收機(jī)方框圖第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2．寄生信道干擾及其消除方法混頻器是一種非線性器件，在混頻過(guò)程中,fL(t)與fs將發(fā)生多次差拍，只要任何一次差拍頻率滿足式(2-10)，都將在中放形成輸出。其中只有m=1，n=－1(超外差)時(shí)的差頻為正確的測(cè)頻輸出(也稱為主信道輸出)，其余則稱為寄生信道干擾。(2-10)由于輸入信號(hào)電平一般都遠(yuǎn)低于本振電平，所以主要考慮本振及其諧波與信號(hào)基波分量的差拍，而本振的諧波一般都遠(yuǎn)離中頻，故在超外差接收信道中將m=－1，n=1的寄生信道稱為鏡像信道。圖2-4表現(xiàn)了超外差接收機(jī)主信道與鏡像信道的關(guān)系,可見(jiàn)兩者是以本振頻率為中心，中放帶寬為兩邊對(duì)稱分布的。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-4超外差接收機(jī)主信道與鏡像信道的關(guān)系第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析鏡像信道干擾會(huì)引起頻率測(cè)量錯(cuò)誤，在超外差接收機(jī)中，常以鏡像抑制比dms來(lái)衡量系統(tǒng)對(duì)鏡像信道干擾的抑制能力，其定義為：在相同輸入功率條件下，系統(tǒng)主信道輸出功率Pso與鏡像信道輸出功率Pmo之比(以分貝表示)，即(2-11)為了保證鏡像干擾不引起測(cè)頻錯(cuò)誤，一般要求dms≥60

dB。提高dms的方法主要有：采用頻帶對(duì)準(zhǔn)。采用寬帶濾波和高中頻接收。提高中頻，可以增加主信道與鏡像信道之間的頻率差2fi－ΔΩRF;如果該頻率差能夠滿足測(cè)頻范圍ΩRF=[f1，f2]的要求：第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析或

(2-12)采用鏡像抑制混頻器。鏡像抑制混頻器是一種雙平衡混頻器，在主信道上，兩個(gè)混頻器的輸出同相疊加；在鏡像信道上反相相減，實(shí)現(xiàn)單信道接收。采用零中頻技術(shù)。即將中頻降到零，使鏡像信道與主信道重合，變成單一信道。這種零中頻技術(shù)可使中頻電路簡(jiǎn)化成視頻電路，如果采用正交雙通道處理，更易于采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行無(wú)模糊測(cè)頻和其它分析處理。采用輔助信道邏輯識(shí)別技術(shù)。增設(shè)輔助信道，其本振頻率與主信道本振相差2fi，且與主信道帶寬重合，如圖2-5所示。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-5采用輔助信道邏輯識(shí)別鏡像信道干擾第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.2.2頻率搜索方式和速度的選擇按照式(2-8)設(shè)置的B(t)與fL(t)，在測(cè)頻范圍ΩRF內(nèi)調(diào)諧，稱為頻率搜索。頻率連續(xù)可變時(shí)稱為連續(xù)搜索，均勻離散可變時(shí)稱為步進(jìn)搜索；由低至高或由高至低單方向變化稱為單程搜索，雙方向變化稱為雙程搜索。它們都要求ΔΩRF在ΩRF內(nèi)任一頻率處駐留足夠長(zhǎng)的時(shí)間τf：(2-13)Z為完成頻率測(cè)量需要的脈沖數(shù)。隨著近年來(lái)數(shù)字頻率合成技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的測(cè)頻系統(tǒng)采用數(shù)控步進(jìn)搜索，可以根據(jù)雷達(dá)信號(hào)頻率的先驗(yàn)信息和實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生的后驗(yàn)信息,靈活而合理地控制τf,在盡可能短的時(shí)間內(nèi)可靠地完成頻率測(cè)量和輻射源檢測(cè)識(shí)別的任務(wù)。這種方式稱為靈巧步進(jìn)搜索。五種主要搜索方式的時(shí)頻關(guān)系如圖2-6所示。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-6五種主要頻率搜索方式的時(shí)頻關(guān)系第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析1．頻率慢速可靠搜索在每個(gè)ΔΩRF帶內(nèi)的駐留時(shí)間τf都相同，搜索ΩRF范圍的時(shí)間Tf不大于雷達(dá)波束在偵察機(jī)方向的照射時(shí)間Ts,即(2-14)Ts取決于偵察靈敏度與雷達(dá)天線的輻射功率，如果能夠偵察到雷達(dá)的平均旁瓣輻射，則Ts可以不受雷達(dá)天線掃描的時(shí)間限制；如果只能偵察雷達(dá)天線的主瓣輻射，則Ts是雷達(dá)天線掃描在其主瓣波束寬度內(nèi)的駐留時(shí)間：(2-15)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2．頻率快速可靠搜索頻率搜索時(shí)間Tf不大于雷達(dá)的脈沖寬度τPW，信號(hào)存在于測(cè)頻系統(tǒng)帶寬內(nèi)的時(shí)間td很短，即(2-16)該方式適合于搜索連續(xù)波雷達(dá)或通信信號(hào)，Tf時(shí)間里能夠可靠地完成頻率測(cè)量的任務(wù)，故稱為頻率快速可靠搜索。但對(duì)于持續(xù)時(shí)間很短的脈沖信號(hào)，由于本振調(diào)諧極快，普通電路難以響應(yīng)，必須采用線性調(diào)頻(Chirp)變換測(cè)頻技術(shù)，參見(jiàn)本章2.5節(jié)。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析3．頻率靈巧可靠搜索這種方式是在頻率慢速可靠搜索的基礎(chǔ)上，利用搜索過(guò)程中發(fā)生的后驗(yàn)信息，合理地控制τf。一般設(shè)τf略大于雷達(dá)的脈沖重復(fù)間隔PRI，首先令Z=1，如果在τf時(shí)間內(nèi)發(fā)生了信號(hào)檢測(cè)，則再逐漸增加Z，直到任務(wù)完成；如果在一個(gè)τf

的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到信號(hào)，則迅速結(jié)束τf

，以便縮短搜索時(shí)間。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析4．頻率概率搜索不滿足慢、快、靈巧可靠搜索條件時(shí)均為頻率概率搜索，脈沖雷達(dá)信號(hào)與頻率搜索窗的平均重合時(shí)間τ，任意－時(shí)刻兩者重合的概率p，平均重合周期T

分別為—(2-17)以泊松過(guò)程描述在T時(shí)間里發(fā)生Z次及以上次重合的截獲事件,則其截獲概率為(2-18)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-7射頻調(diào)諧測(cè)頻接收機(jī)2.2.3射頻調(diào)諧測(cè)頻技術(shù)射頻調(diào)諧測(cè)頻技術(shù)利用射頻調(diào)諧濾波器選擇特定頻率的輸入信號(hào)，完成對(duì)該信號(hào)頻率等調(diào)制參數(shù)的測(cè)量。其基本系統(tǒng)組成如圖2-7所示。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析信號(hào)處理機(jī)根據(jù)需要分析的信號(hào)頻率fR設(shè)置前后微波預(yù)選器的當(dāng)前通帶B(t)：(2-19)當(dāng)輸入信號(hào)Sin頻率fRF位于當(dāng)前通帶B(t)內(nèi)時(shí)，只要其功率大于靈敏度，則經(jīng)過(guò)預(yù)選器、低噪聲放大器(LNA)、檢波和對(duì)數(shù)視放(DLVA)的輸出信號(hào)E(t)將大于檢測(cè)門(mén)限，就可啟動(dòng)信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行信號(hào)頻率、到達(dá)時(shí)間、脈沖寬度和幅度的測(cè)量，形成單個(gè)射頻脈沖檢測(cè)的部分PDW。在一般情況下或其功率低于靈敏度，都不會(huì)發(fā)生門(mén)限檢測(cè)和PDW輸出。信號(hào)載頻參數(shù)的估計(jì)為(2-20)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.3

比相法測(cè)頻技術(shù)2.3.1基本工作原理比相法測(cè)頻的基本工作原理如圖2-8所示。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)功分器分成為兩路，一路直接進(jìn)入寬帶微波相關(guān)器，另一路經(jīng)過(guò)射頻延遲T后再進(jìn)入寬帶微波相關(guān)器，形成兩路信號(hào)的相位差：(2-21)在寬帶微波相關(guān)器中兩信號(hào)經(jīng)過(guò)正交相位檢波，輸出一對(duì)相位差信號(hào)：(2-22)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析利用式(2-22)可求得在[0，2π)區(qū)間內(nèi)的相位差f：圖2-8比相法測(cè)頻的基本電路組成(2-23)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析由于寬帶微波相關(guān)器輸出信號(hào)的相位f與被測(cè)信號(hào)頻率ω成正比，在T確知的條件下，利用UI、UQ的極性和數(shù)值，只要測(cè)得f

就可確定ω：(2-24)式中,ω1為測(cè)量信號(hào)頻率的最小值。由于相位的無(wú)模糊測(cè)量范圍僅為[0，2π)，限制了比相法測(cè)頻的無(wú)模糊測(cè)頻范圍：(2-25)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析此外,為了保證信號(hào)在相關(guān)器中具有足夠的相關(guān)時(shí)間，延遲時(shí)間T和信號(hào)處理時(shí)間Ts之和必須小于信號(hào)脈沖寬度τ,即T+Ts≤τ(2-26)比相法測(cè)頻技術(shù)的信號(hào)處理有極性量化法和AD量化法兩種。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析1.極性量化法極性量化法是根據(jù)鑒相輸出信號(hào)的正負(fù)極性進(jìn)行信號(hào)頻率測(cè)量和編碼輸出的。直接對(duì)UI、UQ進(jìn)行極性量化和頻率編碼，只能將[0，2π)量化為4個(gè)區(qū)間。為了提高量化位數(shù)，可以利用三角函數(shù)的性質(zhì)，對(duì)UI、UQ進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)處理，產(chǎn)生各項(xiàng)需要的相位細(xì)分：(2-27)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析常用的相位細(xì)分有：α=45°，22.5°，11.25°等。細(xì)分越多，輸出頻率的表示精度越高。但由于細(xì)分是由高速寬帶模擬電路擔(dān)任的，在寬頻帶內(nèi)，相關(guān)器的相位誤差和細(xì)分電路的相位誤差都會(huì)影響相位細(xì)分的精度，因此工程中常用的相位細(xì)分都不大于11.25°。對(duì)UI、UQ和它們派生出來(lái)的各項(xiàng)相位

細(xì)分信號(hào)進(jìn)行極性量化(符號(hào)函數(shù)sgn(x))，從而可以將[0，2π)相位區(qū)間量化成更多的子區(qū)間，每個(gè)子區(qū)間分別對(duì)應(yīng)于不同的輸入信號(hào)頻率，從而形成信號(hào)頻率編碼。表2-3是T=0.5ns，α細(xì)分為45°，ΩRF=[2

GHz，4

GHz)，不考慮相位誤差時(shí)的極性量化和頻率編碼的測(cè)頻結(jié)果。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.AD量化法AD量化法直接對(duì)信號(hào)電壓UI、UQ進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(ADC)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，再按照式(2-23)計(jì)算相位差

，按照式(2-24)計(jì)算信號(hào)頻率。由于ADC的量化位數(shù)遠(yuǎn)高于極性量化的位數(shù)，且便于將式(2-23)和式(2-24)預(yù)先制表，甚至將電路和測(cè)量系統(tǒng)的偏差也預(yù)先校準(zhǔn)后存放在表內(nèi)，因此在相同條件下，AD量化法具有較高的測(cè)頻精度。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.3.2多路相關(guān)器的并用在理論上，采用相位細(xì)分的極性量化或者提高AD量化的位數(shù)，都可以在無(wú)模糊測(cè)頻范圍內(nèi)獲得較高的測(cè)頻精度，但由于寬帶微波相關(guān)器本身存在一定的相位誤差，相位細(xì)分不僅會(huì)沿襲該相位誤差，還會(huì)在加權(quán)處理的微波電路中引入新的相位誤差，使相位誤差進(jìn)一步增大。AD變換的輸入信

號(hào)中也存在系統(tǒng)相位誤差和噪聲的影響，變換過(guò)程中還存在量化誤差，它們都在一定程度上限制了測(cè)頻精度的進(jìn)一步提高。因此實(shí)際使用的比相法測(cè)頻技術(shù)往往采用圖2-9所示的多路相關(guān)器并用，其中最短遲延時(shí)間T的相關(guān)器保證無(wú)模糊測(cè)頻范圍，最長(zhǎng)遲延時(shí)間nk－1T的相關(guān)器保證頻率測(cè)量的精度。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-9多路相關(guān)器的并用第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析假設(shè)各級(jí)相關(guān)器經(jīng)過(guò)式(2-22)求得的有模糊的相位測(cè)量值輸出為(2-28)則可利用相鄰長(zhǎng)短遲延相關(guān)器的各自特點(diǎn)，用短遲延相關(guān)器的鑒相輸出求解長(zhǎng)遲延相關(guān)器鑒相輸出的模糊，用長(zhǎng)遲延相關(guān)器解模糊后的鑒相輸出校準(zhǔn)短遲延相關(guān)器的相位測(cè)量值。k+1

k+1式中，N*

為非零非負(fù)整數(shù)集，集末項(xiàng)為k，即N*

={1，2，…，k}。假設(shè)最短遲延相關(guān)器的相位測(cè)量值f1沒(méi)有模糊，相鄰相關(guān)器的遲延時(shí)間比為n，則逐級(jí)迭代解模糊和相位校正的計(jì)算如下：(2-29)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析式中,即為解模糊和相位校正以后各級(jí)相關(guān)器的輸出相位?？梢岳米铋L(zhǎng)遲延nk－1T的相關(guān)器輸出頻率估計(jì)信號(hào)(2-30a)其中,f0是無(wú)模糊測(cè)頻范圍內(nèi)滿足f0T為正整數(shù)的最小頻率。也可以利用所有相關(guān)器的相位輸出對(duì)頻率進(jìn)行最小二乘估計(jì),即(2-30b)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析由于最短遲延時(shí)間為0.5

ns，在測(cè)頻范圍內(nèi)滿足條件的最小頻率f0=2

GHz，式(2-30)得到的頻率估計(jì)值分別為第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.3.3同時(shí)信號(hào)的影響若同時(shí)存在A，B兩個(gè)信號(hào)矢量，以強(qiáng)信號(hào)矢量A為基

準(zhǔn)，合成信號(hào)矢量相對(duì)于強(qiáng)信號(hào)矢量的相位將發(fā)生偏差Δf，如圖2-10所示。顯然，合成信號(hào)矢量的相位偏離了其中任一信號(hào)矢量的原相位，且受兩信號(hào)矢量幅度比和頻率差的調(diào)制，在各路相關(guān)器中都會(huì)造成一種隨機(jī)性的相位偏差，其中與強(qiáng)信號(hào)矢量相位的最大偏差為(2-31)式中,PA、PB分別為兩信號(hào)的功率。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-10同時(shí)信號(hào)對(duì)測(cè)頻的影響第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-11同時(shí)信號(hào)檢測(cè)電路圖2-11是一種常用的同時(shí)信號(hào)檢測(cè)電路，它由自差混頻器、帶通濾波器、檢波器以及比較器構(gòu)成。如果只有一個(gè)信號(hào)輸入，則混頻的全部諧波均來(lái)自于同一信號(hào)，它們將處于濾波器帶外，檢波器和比較器無(wú)輸出。如果有多信號(hào)，混頻后的諧波通過(guò)濾波器和檢波器將有輸出，一旦超過(guò)了比較器門(mén)限，比較器將產(chǎn)生一個(gè)同時(shí)信號(hào)的指示標(biāo)志，這時(shí)的測(cè)頻結(jié)果將被放棄。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析輸入信號(hào)中存在的噪聲也相當(dāng)于是一種同時(shí)存在的隨機(jī)信號(hào)，同樣會(huì)引起信號(hào)相位的隨機(jī)偏差以及相應(yīng)的測(cè)量值起伏，根據(jù)式(2-31)，在13

dB信噪比下，它引起的相位偏差均方根值約為12.62°。因此為了保證測(cè)頻精度，比相法瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)也需要有一定的檢測(cè)信噪比。完整的比相法瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)的組成如圖2-12所示，輸入端的限幅放大器用于保持測(cè)量信號(hào)的功率穩(wěn)定，以減小輸入信號(hào)功率起伏對(duì)測(cè)頻結(jié)果的影響，同時(shí)信號(hào)檢測(cè)電路用于防止同時(shí)多信號(hào)造成的測(cè)頻錯(cuò)誤，門(mén)限檢測(cè)/定時(shí)控制電路用于產(chǎn)生測(cè)頻啟動(dòng)和結(jié)果輸出的控制時(shí)序，也可以用來(lái)啟動(dòng)對(duì)tTOA、τPW、AP等參數(shù)的測(cè)量電路。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-12比相法測(cè)頻接收機(jī)的組成第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.4

信道化測(cè)頻技術(shù)2.4.1模擬信道化測(cè)頻技術(shù)模擬信道化測(cè)頻技術(shù)分為直接濾波測(cè)頻和基帶濾波測(cè)頻兩種形式。1．直接濾波測(cè)頻直接濾波測(cè)頻也稱為多波道測(cè)頻。其系統(tǒng)的基本組成原理如圖2-13(a)所示，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)n路功分器分別饋入n個(gè)并行的濾波/檢波/門(mén)限檢測(cè)器，各濾波器的通帶彼此鄰接，如圖2-13(b)所示。其頻率響應(yīng)特性為(2-32)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析式中,Hi(ω)為第i個(gè)濾波器的傳輸函數(shù);Hp、Hs分別為通帶最低增益、阻帶最大增益；ωpi、ωpi+1、ωsli、ωshi分別為通帶低、高邊沿頻率和阻帶低、高邊沿頻率。各濾波/檢波器的輸出分別通過(guò)各自的門(mén)限檢測(cè)器，當(dāng)輸出高于檢測(cè)門(mén)限UTi時(shí),

di=1，否則為零。若第i個(gè)濾波器輸出超過(guò)了門(mén)限檢測(cè)，則以該濾波器通帶中心頻率形成頻率估計(jì)輸出：(2-33)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-13直接濾波道測(cè)頻系統(tǒng)組成與毗鄰波道頻率特性第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析檢測(cè)門(mén)限UTi可根據(jù)各信道噪聲背景的差別分別設(shè)置。當(dāng)信號(hào)頻率處于相鄰濾波器邊沿附近時(shí)，可能會(huì)在兩個(gè)相鄰?fù)ǖ劳瑫r(shí)發(fā)生檢測(cè)輸出，為此也可以式(2-34)構(gòu)成測(cè)頻估計(jì)輸出：(2-34)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2．基帶濾波測(cè)頻基帶濾波測(cè)頻就是先將被測(cè)信號(hào)變頻到特定基帶再測(cè)頻。其技術(shù)中常用的部件為聲表(SAW)濾波器組，一些聲表濾波器組集成了放大器、電聲換能器、濾波器、聲電換能器和包絡(luò)檢波器，如圖2-14所示。輸入基帶信號(hào)首先經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大、電聲換能器，以聲波形式傳播，不同頻率的聲波經(jīng)過(guò)不同的路徑匯聚在相應(yīng)的輸出口，再經(jīng)過(guò)聲電換能器恢復(fù)成基帶電信號(hào)，通過(guò)包絡(luò)檢波器輸出脈沖信號(hào)包絡(luò)。典型SAW

器件的基帶頻率范圍為240

MHz~640

MHz，每個(gè)濾波器的通帶寬度為10~20

MHz。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-14

SAW基帶濾波器組的組成第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析1)純信道化測(cè)頻圖2-15為純信道化測(cè)頻系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方框圖。輸入信號(hào)先經(jīng)第一波段分路器分成n1路，其中每路信號(hào)經(jīng)過(guò)各自的第一

級(jí)變頻、中放，成為具有相同的第一中頻頻率fI1、帶寬Δ

fr1=(f2－f1)／n1的信號(hào)，再分別送給n1個(gè)第二波段分路器；每個(gè)第二波段分路器將輸入信號(hào)又分成n2路，每路信號(hào)經(jīng)過(guò)各

自的第二級(jí)變頻、中放，成為具有相同的中頻頻率fI2、帶寬

Δfr2=(Δfr1/n2)的信號(hào)；依此類推，直到成為與基帶SAW濾波器組適配的信號(hào)，再由n1×n2個(gè)基帶SAW濾波器組形成

n1×n2×n3個(gè)信道進(jìn)行并行濾波、檢測(cè)輸出，其中n3為每個(gè)

SAW濾波器組的輸出信道數(shù)，最終由信號(hào)處理機(jī)完成信號(hào)中心頻率、帶寬和頻率調(diào)制參數(shù)的測(cè)量。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-15純信道化測(cè)頻系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖第2章對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析為了有效抑制鏡頻干擾，在各級(jí)變頻過(guò)程中，普遍采用高中頻技術(shù)抑制鏡頻，因此每一次變頻輸出的中頻頻率均需要滿足輸入信號(hào)帶寬的鏡頻抑制要求：(2-35)按照超外差(本振頻率高于信號(hào)頻率)要求設(shè)計(jì)時(shí)，各級(jí)本振組信號(hào)頻率為(2-36)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析采用k次變頻濾波的模擬純信道化測(cè)頻系統(tǒng)所需的系統(tǒng)資源配置數(shù)量如下：波段分路器：混頻器/濾波/中放：(2-38)各級(jí)不同頻率的本振：第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析SAW濾波器組數(shù)量：頻率分辨力和測(cè)頻精度：(2-39)利用各信道的檢測(cè)輸出，也可以啟動(dòng)對(duì)tTOA、τPW、AP等參數(shù)的測(cè)量，并對(duì)相鄰、非相鄰信道同時(shí)檢測(cè)或順序檢測(cè)的輸出作進(jìn)一步的頻率調(diào)制分析和識(shí)別處理。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2)頻帶折疊信道化測(cè)頻利用純信道化測(cè)頻同級(jí)變頻后的輸出具有相同中頻帶寬的特點(diǎn)，頻帶折疊信道化測(cè)頻時(shí)將同一次變頻放大后的中頻輸出分為兩路：一路經(jīng)過(guò)檢波、門(mén)限檢測(cè)，以便在頻率編碼時(shí)用來(lái)識(shí)別其經(jīng)過(guò)的信道；另一路則送入本級(jí)中頻合路器。合路后的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波再送入下一次分路器，繼續(xù)進(jìn)行處理，如圖2-16所示。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-16頻帶折疊信道化測(cè)頻系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析與純信道化測(cè)頻系統(tǒng)相比，頻帶折疊信道化測(cè)頻系統(tǒng)雖然增加了若干合路器，各級(jí)不同頻率的本振數(shù)量與純信道化測(cè)頻系統(tǒng)的相同，但大大減少了純信道化測(cè)頻系統(tǒng)的設(shè)備量，且變頻次數(shù)越多，每次的分路數(shù)越多，減少的效果越明顯，以至于最終折疊到一個(gè)SAW濾波器組。具有相同測(cè)頻精度的k次變頻頻帶折疊信道化測(cè)頻系統(tǒng)資源配置數(shù)量如下：(2-40)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.4.2數(shù)字信道化測(cè)頻技術(shù)數(shù)字信道化測(cè)頻是利用寬帶數(shù)字接收機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)測(cè)量和分析輸入信號(hào)頻率的技術(shù)。由于直接進(jìn)行數(shù)字處理的射頻帶寬有限，數(shù)字信道化測(cè)頻前都需要通過(guò)圖2-2所示的模擬接收前端，將需要處理的射頻信號(hào)變頻到一定的基帶[f1，f2]，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)成為基帶數(shù)字信號(hào)。為了擴(kuò)展處理帶寬，通常采用圖2-17所示的零中頻正交雙通道處理技術(shù)。如果有門(mén)限檢測(cè)信號(hào)支持，則數(shù)字信道化測(cè)頻僅在包絡(luò)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，否則必須全時(shí)進(jìn)行。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-17零中頻正交雙通道處理系統(tǒng)組成第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析基本的數(shù)字信道化測(cè)頻主要采用加窗短時(shí)傅立葉變換(STFT)算法：(2-41)式中,{s(n)=I(n)+jQ(n)}n為輸入信號(hào)的正交采樣序列;N為窗口寬度，一般根據(jù)系統(tǒng)要求的頻率分辨力Δf設(shè)置N，即(2-42)式中，T為采樣周期。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析但是FPGA器件能夠直接支持的STFT算法速度有限，為此工程中經(jīng)常采用一種抽樣降速、并行濾波的算法。設(shè)i=mj+q，p=N/m，j=0，1，…，p－1，q=0，1，…，m－1，代入式(2-41),可得(2-43)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析該算法首先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行m路抽取，然后對(duì)m路抽取信號(hào)做并行p點(diǎn)的STFT加窗濾波，再對(duì)m路并行濾波輸出進(jìn)行去混疊濾波。由式(2-43)得到的濾波器結(jié)構(gòu)如圖2-18。例如,N=256，

m=4，則p=64，第一組抽樣取0，4，…，252等數(shù)據(jù)，第二組抽樣取1，5，…，253等數(shù)據(jù)，第三組抽樣取2，6，…，254等數(shù)據(jù)，第四組抽樣取3，7，…，255等數(shù)據(jù)。抽樣數(shù)據(jù)按照預(yù)定窗函數(shù)

加權(quán)，然后分別通過(guò)各自64點(diǎn)FFT(通常采用FPGA中的串行FFT運(yùn)算核)形成4列有頻譜混疊的濾波輸出，再經(jīng)過(guò)去混疊濾波后得到4列無(wú)混疊的濾波輸出：F(n，k)，F(xiàn)(n，k+64)，F(xiàn)(n，k+128)，F(xiàn)(n，k+192)，k=0，…，63。該算法的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)抽取降低了

STFT運(yùn)算處理的速度，便于FPGA實(shí)現(xiàn)。目前常用數(shù)字信道化測(cè)頻的瞬時(shí)帶寬約為1

GHz，頻率分辨力為10

MHz，時(shí)間分辨力為0.1

μs。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-18采用抽樣降速/并行濾波的STFT濾波器結(jié)構(gòu)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析STFT濾波后形成了N個(gè)信道的濾波輸出，再對(duì)每個(gè)信道的輸出信號(hào)功率進(jìn)行門(mén)限檢測(cè)，以判決此時(shí)該信道是否存在信號(hào)，并在判為有信號(hào)存在的情況下，估計(jì)信號(hào)頻率：(2-44)(2-45)式中,Vk為信道k的檢測(cè)門(mén)限，可以根據(jù)裝備進(jìn)入陣地后，對(duì)所在環(huán)境中各個(gè)頻段內(nèi)外噪聲的情況進(jìn)行預(yù)先標(biāo)定，也可以在對(duì)當(dāng)前實(shí)際信號(hào)環(huán)境統(tǒng)計(jì)分析后實(shí)時(shí)標(biāo)定。STFT的處理結(jié)果不僅用于測(cè)頻，還用于形成PDW。假設(shè)上一次處理時(shí)刻為n－p，則第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析(2-46)第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析1.數(shù)字信道化的時(shí)間分辨力圖2-19為數(shù)字信道化濾波處理電路的組成。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分配器提供給若干個(gè)STFT濾波器組，每個(gè)濾波器組

之間的數(shù)據(jù)時(shí)間差為pT，N路濾波器的輸出經(jīng)過(guò)式(2-44)進(jìn)行功率計(jì)算和當(dāng)前門(mén)限檢測(cè)，本次檢測(cè)結(jié)果與檢測(cè)結(jié)果寄存器提供的上次檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行邏輯判決，輸出檢測(cè)信道標(biāo)號(hào)k，并按照式(2-46)，將時(shí)間計(jì)數(shù)器提供的時(shí)間數(shù)據(jù)按時(shí)寫(xiě)入到達(dá)時(shí)間和結(jié)束時(shí)間鎖存器;在寫(xiě)入結(jié)束時(shí)間后，再將(k，tTOA，tE，SP)寫(xiě)入PDW緩存。本次STFT結(jié)束后，將本次檢測(cè)結(jié)果dk(n)送給檢測(cè)結(jié)果寄存器。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析圖2-19數(shù)字信道化濾波處理電路組成第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析每個(gè)濾波器組之間的數(shù)據(jù)時(shí)間差pT既表現(xiàn)出對(duì)采樣數(shù)據(jù)的分段方式，也是數(shù)字信道化測(cè)頻系統(tǒng)的時(shí)間分辨力。通常有以下三種情況：p>N只對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信道化處理，通常發(fā)生在寬脈沖、大數(shù)據(jù)量、處理速度有限的場(chǎng)合，對(duì)于窄脈沖信號(hào)有可能發(fā)生信號(hào)漏失。p=N每個(gè)采樣數(shù)據(jù)都只進(jìn)行一次數(shù)字信道化測(cè)頻處理，信號(hào)出現(xiàn)在兩次分段之間時(shí)會(huì)發(fā)生檢測(cè)靈敏度損失。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析3)

p<N常用p=N/2，每個(gè)采樣數(shù)據(jù)都進(jìn)行兩次數(shù)字信道化測(cè)頻處理。p=1時(shí)，稱為逐點(diǎn)數(shù)字信道化測(cè)頻處理，具有最高的時(shí)間分辨力T。第2章

對(duì)雷達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量與頻譜分析2.多信道PDW的綜合處理數(shù)字信道化測(cè)頻系統(tǒng)中的信號(hào)處理機(jī)主要進(jìn)行多信道PDW的綜合處理，包括相鄰信道同時(shí)和順序PDW的綜合處理，非相鄰信道同時(shí)和順序PDW的綜合處理等。1)相鄰信道同時(shí)PDW的綜合處理同時(shí)PDW是指各信道PDW中的到達(dá)和結(jié)束時(shí)間近似