西安電子科技大學雷達對抗基礎學習知識原理第一次大課后復習

1、雷達對抗原理大作業(yè)學校：西安電子科技大學專業(yè)：信息對抗指導老師：魏青 學號/ 學生：雷達偵查中的測頻介紹與仿真 如今，戰(zhàn)爭的現(xiàn)代水平空前提高， 電子戰(zhàn)滲透到戰(zhàn)爭的各個方面。 軍事高技術的發(fā)展， 使電子對抗的范圍不斷擴大， 并逐步突破了原有 的戰(zhàn)役戰(zhàn)斗范疇，擴展到整個戰(zhàn)爭領域。海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿 富汗戰(zhàn)爭、 伊拉克戰(zhàn)爭和最近的利比亞戰(zhàn)爭都表明， 電子對抗在現(xiàn)代 戰(zhàn)爭中有著極其重要的作用。 電子對抗不僅在戰(zhàn)時大量使用， 在和平 時期偵察衛(wèi)星、 偵察飛機、 偵察船和地面?zhèn)刹煺静煌５乇O(jiān)視著對方的 電磁輻射，以探明陣地布置、軍事集結和調(diào)動；也不斷收集對方電磁 設備的性能參數(shù)， 以期在戰(zhàn)前進行模擬的

2、對抗試驗， 確保在戰(zhàn)爭中有 效地壓制對方的電子設備。偵察是對抗的基礎。 電子偵察的基本任務是截獲、 分析對方的輻 射信號，測量信號的到達方向、頻率、信號調(diào)制特性，最終目的是識 別輻射源的屬性，以便有針對性的對抗。自電子對抗出現(xiàn)后的60 多年來，電子技術的飛躍發(fā)展引起了雷達、通信、導航等技術的飛速發(fā) 展。使對電子偵察設備同時處理多信號的能力、 快速反映能力及信號特征處理能力的要求是越來越高。 但是現(xiàn)在雷達參數(shù)的搜索變化，給 信號的分選、識別帶來很大困難。所幸大多數(shù)輻射源是慢運動或固定 的，因此剎用到達角這一參數(shù)將來自很大空域內(nèi)的輻射源進行分離，然后對各個輻射源分析，成了現(xiàn)代電子偵察的一個特點。1

3、. 概述對雷達信號測頻的重要性載波頻率是雷達的基本、重要特征，具有相對穩(wěn)定性，使信號分 選、識別、干擾的基本依據(jù)。對雷達信號測頻的主要技術指標a. 測頻時間定義：從信號到達至測頻輸出所需時間，是確定或隨機的。要求：瞬時測頻，即在雷達脈沖持續(xù)時間內(nèi)完成載波頻率測量。重要性：直接影響偵察系統(tǒng)的截獲概率和截獲時間 頻域截獲概率：即頻率搜索概率，單個脈沖的頻率搜索概率定義為（Afr測頻接收機瞬時帶寬，f2-f1是測頻范圍，即偵察頻率范圍）截獲時間：達到給定的截獲概率所需的時間，如果采用瞬時測頻接收 機，則單個脈沖的截獲時間為（其中Tr是脈沖重復周期，tth是偵察系統(tǒng)的通過時間）b. 測頻范圍、瞬時帶寬

4、、頻率分辨力和測頻精度測頻范圍：測頻系統(tǒng)最大可測的雷達信號的頻率范圍；瞬時帶寬：測頻系統(tǒng)在任一瞬間可以測量的雷達信號的頻率范圍； 頻率分辨力：測頻系統(tǒng)所能分開的兩個同時到達信號的最小頻率差； 測頻精度：把測頻誤差的均方根誤差稱為測頻精度；晶體視頻接收機：測頻范圍等于瞬時帶寬，頻率截獲概率=1，但頻率分辨率很低，等于瞬時帶寬。窄帶搜索接收機：瞬時帶寬很窄，頻率截獲概率很低，但頻率分辨率 很高。最大測頻誤差為:瞬時帶寬越寬，測頻誤差越大。c. 可測信號形式現(xiàn)代雷達信號可以分成脈沖和連續(xù)波。 脈沖信號：低工作比脈沖信號、高工作比的脈沖多普勒信號、重頻抖 動和參差信號、編碼信號、寬脈沖線性調(diào)頻信號 （

5、其中寬脈沖線性調(diào)頻信號的測頻比較困難） 測頻系統(tǒng)允許的最窄脈寬盡可能窄、 是否可以檢測脈內(nèi)頻率調(diào)制等是 其重要的指標。d. 同時信號分離能力 同時到達信號按照兩個脈沖前沿的時差分成兩類：第 1 類同時到達信號： <10ns第 2 類同時到達信號： 10ns<<120ns 要求測頻接收機能夠?qū)ν瑫r到達信號的頻率分別進行精確的測定， 而 且不丟失其中的弱信號。e. 靈敏度和動態(tài)范圍靈敏度是保證正確的發(fā)現(xiàn)和測量信號的前提。 它域接收機體制和 接收機的噪聲電平有關。 動態(tài)范圍是指保證測頻接收機精確測頻條件 下信號功率的變化范圍，它包括：工作動態(tài)范圍：保證測頻精度條件下的強信號與弱信號

6、的功率之 比，也稱為噪聲限制動態(tài)范圍。瞬時動態(tài)范圍： 保證測頻精度條件下的強信號與寄生信號的功 率之比。現(xiàn)代測頻技術分類捜索頻率窗！搜素超外差雯收機1射頻調(diào)諧晶體視壩接儀機j相關卷積器j比相法瞬時測頻吏收機 i聲光卷積測頻收機壓縮接收機傅立葉變換聲光接收機i數(shù)字傅立葉變換接收機2. 典型的幾種測頻技術頻率搜索測頻技術1 .搜索式超外差測頻技術的基本原理天線圖2搜索式超外差接收機方框圖超外差接收機的工作原理是利用中放的高增益和優(yōu)良的頻率選擇性特性，對本陣與輸入信號變頻后的中頻進行檢測和頻率測量。由于變頻后的中頻信號可以保留窄帶輸入信號中的各種調(diào)制信息，消除了變頻前輸入信號載頻的巨大差異，便于進行

7、后續(xù)的各種信號處理， 特別是數(shù)字信號處理，因此超外差接收機被廣泛地應用于各種電子戰(zhàn) 接收機中，頻率搜索主要是對變頻本陣的調(diào)諧和控制。2 .寄生信道及其消除方法如果在混頻器輸入同時加入信號fR和本振信號fL,由于混頻器 的非線性作用，許多頻率組合可以產(chǎn)生中頻信號，其一般關系為：吋£ +叭=flm,n為整數(shù)，其中當 m=1, n=-1時為主信道，m=-1,n=-1 為 鏡像干擾，主信道和鏡像信道示意如圖:4|L f中頻主頻本振鏡頻f主信道：超外差寄生信道:m=1, n= -1 除外主要寄生信道: 鏡像信道:鏡像抑制比: 提高鏡像抑制的方法：微波預選-本振統(tǒng)調(diào)、寬帶濾波-高中頻、鏡像 抑制

8、混頻器、零中頻3. 幾種典型超外差接收機a. 窄帶超外差接收機采用微波預選器與本振通調(diào)，對每個分辨單元順序搜索。射頻帶寬：2060MHz。優(yōu)點：頻率分辨率高、靈敏度高、抗干擾能力強、 輸出信號密度低、對信號處理要求低。缺點：截獲時間長，截獲概率 低，不能檢測頻率捷變、線性調(diào)頻、編碼信號。b. 寬帶超外差接收機瞬時帶寬：100200MHz。優(yōu)點：能檢測頻率捷變、線性調(diào)頻、 編碼信號；截獲時間縮短。c. 寬帶預選超外差接收機采用寬帶預選器和高中頻，擴展瞬時帶寬。比相法測頻技術比相法測頻是一種寬帶、快速的測頻技術，也稱瞬時測頻技術（IFM ）。1. 基本工作原理比相法通過延遲頻率變換成相位差，由寬帶

9、微波相關器將相位差換成電壓，再經(jīng)信號處理，輸出信號頻率測量值圖3比相法測頻的基本電路圖2. 極性量化法極性量化法是根據(jù)鑒相輸出信號的正負極性進行信號頻率測量和編碼輸出的圖4實用的微波鑒相器原理圖3. 主要技術參數(shù)不模糊帶寬：F倍頻程或者更高頻率分辨率：12MHz測頻精度：12MHz頻率截獲概率：1頻率截獲時間：脈沖重復周期靈敏度：40dBm 50dBm動態(tài)范圍：5060dB信道化測頻技術信道化測頻技術是利用毗鄰的濾波器組對輸入信號進行頻域濾波和檢測的測頻技術。要采用模擬濾波器組和數(shù)字濾波器組實現(xiàn)，分別稱為模擬信道化測頻技術和數(shù)字信道化測頻技術。這里主要探討數(shù)字信道化測頻技術。1.數(shù)字信道化測頻

10、技術概述信道化是將接收機帶寬劃分為若干個子信道，然后對每個子信道輸出分別進行檢測、分析，以確定信號是否存在和測量參數(shù)的方法， 與其等效的關鍵處理就是濾波器組。 因此，數(shù)字信道化可以看成一個 數(shù)字濾波器組，它也可以看成有 K個輸出口的網(wǎng)絡，通過測量濾波器 組的輸出，可以確定輸入脈沖信號的部分參數(shù)，比如載頻、至U達時間 TOA、脈寬、脈沖幅度以等。數(shù)字信道化原理框圖，如下圖5。圖5數(shù)字信道化原理方框圖所謂的數(shù)字濾波器組是指具有一個共同輸入x(n),若干個輸出端的一組濾波器，如圖5虛線框所示。圖中h(k) , k=O , 1 , ? , K l 為第k個濾波器的沖擊響應，這 K個濾波器的功能是把寬帶

11、信號 s(n) 分成K個子頻帶濾波輸出，覆蓋整個頻帶，因此，它們就構成了一個 信道化濾波器組。該濾波器組將整個無模糊采樣頻帶(復信號為0 , fs，實信號為-fs /2 , fs /2)劃分為若干個并行的信道輸出，使得 信號無論何時在何信道出現(xiàn)，均能加以截獲，并進行解調(diào)分析。所以這種濾波器組信道化方法具備了全概率截獲能力。由此可見，實現(xiàn)數(shù)字信道化的關鍵技術是如何設計符合要求的濾波器組。2.數(shù)字信道化測頻原理設各濾波器3dB帶寬均為B，各信道中心頻率為fo，m=0，l，?, M-1各信道帶寬 F=fo , m-fo,m-1 。其中 F保持不變，改變帶 通濾波器的帶寬可以得到不同 的信道劃分，主要

12、有兩種不同的濾波 器配置方法：無重疊的頻帶分配（圖6）和有重疊的頻帶分配（圖7）。 a.B= AF頻帶無折疊b.信道之間相互重疊其濾波器的配置方法如圖所示:B無論上述哪種信道分配方式，當多個信號同時落入一個信道中 時，將無法把它們區(qū)分開，因此信道化的頻率分辨率取決于各子信道 帶寬。設計時，子信道的帶寬越窄，頻率分辨率和測頻精度就越高， 相反子信道的帶寬越寬，頻率分辨率和測頻精度就越低。頻率搜索接收機MATLAB仿真f=in putf仁 10.A9;%起始頻率f2=2*10.A9;%終止頻率口=150*10.八6;%帶寬Tf=1/30;%測頻周期Tr=0.005;%脈沖重復周期N=rou nd(Tf/Tr);%脈沖數(shù)fi二zeros(1,N);n=1:1:N+1;fi(n )=f1+( n-1)*u;j=1；f=f*10A9;while j<=Nif f>=fi(j) &fv二fi(j+1)disp(輸出 frequency is (Hz)');f=(fi(j)+fi(j+1)/2break;else j=j+1;endif j=N+1disp(不在測頻范圍內(nèi)');endend仿真結果:哥見 fr*qi:e：t:y is (GHzj 1. 5 輸巴 frequency is (Hz)f *1.