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.,電子對(duì)抗技術(shù),講稿,.,.,目錄,第1章電子對(duì)抗(電子戰(zhàn))概述第2章電子對(duì)抗中的偵收技術(shù)第3章電子對(duì)抗中的電子進(jìn)攻技術(shù)第4章有源干擾機(jī)理分析第5章對(duì)典型電子武器系統(tǒng)的干擾方式討論第6章電子對(duì)抗中的電子防護(hù)技術(shù),.,第1章電子對(duì)抗(電子戰(zhàn))概述,1.1電子對(duì)抗及其分類(lèi)1.2無(wú)線電電子對(duì)抗頻段劃分1.3電子對(duì)抗(電子戰(zhàn))發(fā)展歷程1.4電子對(duì)抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位和作用,.,1.1電子對(duì)抗及其分類(lèi),隨著電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代電子技術(shù)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域,包括軍事戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域。在武器系統(tǒng)中,電子技術(shù)所占的比重越來(lái)越大,有時(shí)甚至占統(tǒng)治地位。從第二次世界大戰(zhàn)期間,軍事領(lǐng)域第一次大規(guī)模引入電子學(xué)或電子技術(shù)開(kāi)始,直到最近幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng),如科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)等,說(shuō)明電子戰(zhàn)已經(jīng)成為戰(zhàn)爭(zhēng)的主要作戰(zhàn)形式。電子戰(zhàn)是現(xiàn)代高科技應(yīng)用最活躍最深入的領(lǐng)域。我們可以毫不夸張地說(shuō),現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)離開(kāi)電子戰(zhàn)爭(zhēng)就不能稱其為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)。,.,而電子戰(zhàn)爭(zhēng)中最重要和最富有挑戰(zhàn)性方面的內(nèi)容就是電子對(duì)抗,這正是電子戰(zhàn)爭(zhēng)的最大魅力所在。如地面戰(zhàn)區(qū)將用電子對(duì)抗破壞敵方的雷達(dá)系統(tǒng),同時(shí)更主要的是用于扼制敵方各部隊(duì)間的通信,就有關(guān)飛機(jī)、海上水面艦船、地面車(chē)輛甚至建筑物等電子戰(zhàn)而言,扼制敵方的雷達(dá)系統(tǒng)和有關(guān)的武器系統(tǒng)將具有重大意義。據(jù)統(tǒng)計(jì),如果沒(méi)有干擾,則防空導(dǎo)彈一次齊射(約為3發(fā))的殺傷概率在90以上,防空火炮一次點(diǎn)射(約為36發(fā))的殺傷概率在80以上,步兵肩扛發(fā)射的防空導(dǎo)彈殺傷概率也在50以上。,如果采取適當(dāng)?shù)碾娮訉?duì)抗手段,可大大降低武器的殺傷概率。如越南戰(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)彈的殺傷概率下降到2,防空火炮殺傷概率下降到0.5以下;海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,美軍的F117A隱形轟炸機(jī)出動(dòng)數(shù)千架次,執(zhí)行防空火力最強(qiáng)地區(qū)的轟炸任務(wù),在強(qiáng)大的電子干擾掩護(hù)下,竟無(wú)一損傷。,.,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,一種作戰(zhàn)裝備因其在戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用和地位不同可能受到多種雷達(dá)和武器系統(tǒng)的威脅、殺傷。如一架作戰(zhàn)飛機(jī)可能會(huì)同時(shí)遭受到敵方的空中機(jī)載雷達(dá)、末制導(dǎo)雷達(dá)、近炸引信、地面搜索指揮雷達(dá)、地空導(dǎo)彈系統(tǒng)、炮瞄雷達(dá)、海面艦載雷達(dá)等以及各種無(wú)源干擾的威脅。如果它及所在方不能有效地對(duì)抗敵方諸多的威脅雷達(dá)和武器系統(tǒng),則其不僅不能完成預(yù)定的作戰(zhàn)任務(wù),甚至不能保證自己的生存。,.,電子戰(zhàn)最初叫做無(wú)線電對(duì)抗,1949年,美國(guó)正式用“電子對(duì)抗”取代“無(wú)線電對(duì)抗”,并一直沿用至今。習(xí)慣上,西方國(guó)家稱其為“電子戰(zhàn)”;前蘇聯(lián)稱其為“無(wú)線電斗爭(zhēng)”;我國(guó)有關(guān)部門(mén)根據(jù)對(duì)立面相互斗爭(zhēng)的哲學(xué)原理,稱其為“電子對(duì)抗”。,.,1.1.1電子對(duì)抗定義,傳統(tǒng)的電子對(duì)抗定義為使用電磁能量測(cè)定、利用、削弱或通過(guò)破壞、摧毀、阻止敵方使用電磁頻譜,同時(shí)保障己方使用電磁頻譜的軍事行動(dòng)。,.,1電子干擾措施(ECM)電子干擾措施指阻止或削弱敵方對(duì)電磁頻譜的有效使用所采取的行動(dòng)。它包括有源電子干擾和無(wú)源電子干擾。無(wú)源電子干擾用某種方式反射雷達(dá)電磁波以與真實(shí)目標(biāo)的反射相抗衡,這種對(duì)抗一般用角反射器或箔條實(shí)現(xiàn)。有源電子干擾系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射適當(dāng)?shù)臒o(wú)線電電磁波束來(lái)扼制敵方電子設(shè)備效用,盡最大限度的減輕對(duì)己方的威脅。,.,2電子抗干擾措施(ECCM)電子抗干擾措施指在敵方使用電子戰(zhàn)的情況下確保己方有效使用電磁頻譜所采取的行動(dòng)。它是利用電子手段破壞敵方偵察、扼制敵方的干擾,使己方電子設(shè)備保持原有的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)水平。,.,3電子戰(zhàn)支援措施(ESM)電子戰(zhàn)支援措施指在作戰(zhàn)指揮官直接控制下,搜索、截獲、識(shí)別和定位輻射電磁能量的輻射源,以立即辨認(rèn)威脅而采取的行動(dòng)。因此,ESM提供即時(shí)決策所需的信息資源,包括ECM、ECCM、規(guī)避、目標(biāo)導(dǎo)向和兵力的其他戰(zhàn)術(shù)使用。,.,.,電子進(jìn)攻為電子對(duì)抗的進(jìn)攻部分,是利用電磁能或定向能等手段來(lái)攻擊、蒙騙敵方人員、裝備和設(shè)施,以降低、抑制和摧毀敵戰(zhàn)斗力。EA比傳統(tǒng)的ECM更強(qiáng)調(diào)對(duì)敵方電磁傳感器進(jìn)行永久性的破壞和摧毀,因而,更具有攻擊性。它包括:,1電子進(jìn)攻,.,目前實(shí)戰(zhàn)使用的電子進(jìn)攻手段主要有:電子干擾;電子偽裝;“隱身”;直接摧毀等四種手段。,.,“電子干擾”指利用干擾設(shè)備和器材,在敵方電子設(shè)備工作的頻譜范圍內(nèi)施加壓制性干擾或欺騙性干擾(或兩者結(jié)合使用),使敵方電子設(shè)備不能正常工作,造成通信中斷、指揮癱瘓、雷達(dá)迷盲、武器失控等。電子干擾是常用的、行之有效的對(duì)抗措施。按電子干擾產(chǎn)生的方法分,有源干擾(也稱積極干擾)和無(wú)源干擾(也稱消極干擾)兩類(lèi)。,.,典型接收、發(fā)射系統(tǒng),如圖典型接收、發(fā)射系統(tǒng)。電子干擾的目的就是要破壞收發(fā)系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié),使其不能正常工作或正常接收、處理信號(hào)。,.,“電子偽裝”指假目標(biāo)誘餌。即為阻礙敵方電子偵察與監(jiān)視裝備獲取已方情報(bào),隱藏自己和欺騙、迷惑敵方所采取的技術(shù)偽裝措施。它又分為無(wú)線電偽裝、雷達(dá)偽裝、紅外偽裝、光學(xué)偽裝和水聲偽裝等幾種類(lèi)型。嚴(yán)格地講它應(yīng)歸入有源干擾或無(wú)源干擾類(lèi),但多為兩者的結(jié)合,是一類(lèi)模擬目標(biāo)的純欺騙性對(duì)抗措施。有假雷達(dá)、假電臺(tái),紅外誘餌(曳光彈),煙幕彈,箔條形成的干擾團(tuán)(模擬艦船、飛機(jī)),無(wú)人機(jī)或無(wú)人船,假坦克,角反射器,模擬橋梁和建筑物以及地形等,以誘騙采用錯(cuò)誤的行動(dòng)。,.,“隱身”指武器和平臺(tái)為防止被探測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)所采取的綜合措施,其重點(diǎn)在于減少大型武器系統(tǒng)的雷達(dá)截面積和光、聲、振動(dòng)等信號(hào)特征,使敵方雷達(dá)等探測(cè)器的作用和探測(cè)效果大大下降。,“直接摧毀”指用反輻射導(dǎo)彈直接摧毀敵方電子設(shè)備。它是一種最有效、最徹底的電子對(duì)抗措施。這種導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭實(shí)際上是一種無(wú)源雷達(dá),它利用對(duì)方的電磁輻射自行導(dǎo)引,專(zhuān)用于摧毀對(duì)方輻射源及其載體,是一種特殊的電子對(duì)抗手段。,.,電子進(jìn)攻系統(tǒng)的地位and作用,.干擾破壞敵方指揮、控制、通信和情報(bào)(C3I)等信息系統(tǒng),現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是陸、海、空、天四維一體化的立體戰(zhàn)爭(zhēng)(也有稱為陸、海、空、天、磁五維立體戰(zhàn)爭(zhēng)),戰(zhàn)場(chǎng)上情報(bào)偵察、作戰(zhàn)目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別,戰(zhàn)場(chǎng)的監(jiān)視與預(yù)警、武器系統(tǒng)的控制、多軍兵種協(xié)同作戰(zhàn)的通信聯(lián)絡(luò)和指揮都要依靠C3I系統(tǒng)來(lái)完成。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,實(shí)施電子干擾破壞敵方C3I系統(tǒng),使敵方雷達(dá)迷盲、武器系統(tǒng)失控、通信中斷、指揮失靈,在戰(zhàn)爭(zhēng)中就可使敵軍變成瞎子、聾子、癱子、而處于被動(dòng)挨打的地位。,.,.干擾破壞敵方雷達(dá)與制導(dǎo)武器系統(tǒng),雷達(dá)與無(wú)線電制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展,使火箭成為能夠跟蹤尋的摧毀目標(biāo)的導(dǎo)彈等的制導(dǎo)武器,使武器發(fā)生重大的變革。制導(dǎo)武器能夠自動(dòng)摧毀遠(yuǎn)距目標(biāo),給現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。制導(dǎo)武器威力的發(fā)揮主要取決于它的命中率,能否擊中目標(biāo)主要取決于制導(dǎo)雷達(dá)和導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的工作效能。電子干擾裝備就是用來(lái)干擾破壞雷達(dá)與制導(dǎo)武器系統(tǒng)的正常工作,使制導(dǎo)武器失控而不能擊中目標(biāo)。電子干擾裝備不僅能干擾破壞各種防空導(dǎo)彈和反艦導(dǎo)彈,還可以干擾破壞巡航導(dǎo)彈,使它不能擊中作戰(zhàn)目標(biāo)。,.,.干擾破壞光電精確制導(dǎo)武器系統(tǒng),光電技術(shù)的發(fā)展在軍事裝備與武器系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,目前有60%以上的制導(dǎo)武器系統(tǒng)采用光電制導(dǎo)技術(shù),從而使現(xiàn)代制導(dǎo)武器的精度和命中率大大提高,對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)了更大的威脅。但是能夠有效的對(duì)抗精確制導(dǎo)武器的仍是電子干擾裝備,它可以擾亂、欺騙、干擾破壞光電精確制導(dǎo)武器系統(tǒng),使精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)失控或偏離目標(biāo),而不能發(fā)揮其威力。另外采用光電干擾欺騙和偽裝,可以保護(hù)已方主要軍事目標(biāo)和武器裝備。在美國(guó)的美軍野戰(zhàn)條令中指出,采取光電偽裝的坦克,可使反坦克導(dǎo)彈的命中率降低50%,偽裝良好的兵器先敵開(kāi)火,取勝率可提高29倍。,.,.干擾破壞火炮發(fā)射的引信炮彈,無(wú)線電引信技術(shù)的發(fā)展,研制出了各種引信炮彈,在戰(zhàn)場(chǎng)上為了提高炮彈的殺傷威力,現(xiàn)代使用的炮彈大量采用引信炮彈,這種引信炮彈在戰(zhàn)場(chǎng)上殺傷威力很大。為了對(duì)抗這種威力很大的引信炮彈,從而研制出了引信干擾機(jī)。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,使用引信干擾機(jī),發(fā)射某一干擾頻率的電磁波,形成一個(gè)電磁波束干擾屏障,可以干擾破壞在同一頻率范圍內(nèi)的所有的引信炮彈,使炮彈在空中爆炸而穿不過(guò)這一電磁波束屏障,從而使炮彈不能發(fā)揮威力與效能。,.,.干擾破壞海上作戰(zhàn)平臺(tái)與武器系統(tǒng),海上作戰(zhàn)平臺(tái)主要有航空母艦和各種艦艇。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中使用大功率寬頻段電子干擾裝備,壓制敵方航空母艦和艦艇上的雷達(dá)、導(dǎo)航、敵我識(shí)別、通信和指揮控制系統(tǒng),使雷達(dá)迷盲、導(dǎo)航迷向、通信中斷、指揮控制系統(tǒng)失控,軍艦無(wú)法作戰(zhàn),航母上的飛機(jī)無(wú)法起飛,即使起飛也無(wú)法進(jìn)行作戰(zhàn),甚至難以返航和降落,因?yàn)閷?dǎo)航著落系統(tǒng)也被干擾。另外,在強(qiáng)大的壓制性電子干擾情況下,航空母艦和艦艇很難發(fā)射反艦導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈,即使發(fā)射了也是盲目的,很難擊中目標(biāo)。,.,.干擾破壞空中作戰(zhàn)平臺(tái)和武器系統(tǒng),空中作戰(zhàn)平臺(tái)主要是轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、預(yù)警機(jī)、武裝直升飛機(jī)等?,F(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的作戰(zhàn)效能不僅依靠飛機(jī)的機(jī)械性能,而更主要的是依靠先進(jìn)的機(jī)載電子裝備與武器系統(tǒng)。電子裝備與系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)代飛機(jī)的大腦、耳目與神經(jīng)系統(tǒng)。干擾破壞敵方作戰(zhàn)飛機(jī)的電子裝備和武器系統(tǒng),可使敵方的機(jī)載雷達(dá)迷盲,變成瞎子。干擾破壞導(dǎo)航系統(tǒng),可使敵機(jī)迷向,不能起飛和降落。干擾破壞敵我識(shí)別系統(tǒng),可使敵機(jī)分不清敵我,無(wú)法進(jìn)行空戰(zhàn)。干擾敵機(jī)通信設(shè)備,可使敵機(jī)變成聾子和啞巴,無(wú)法進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)、引導(dǎo)和指揮飛機(jī)作戰(zhàn)。干擾破壞敵機(jī)機(jī)載火控系統(tǒng),可使作戰(zhàn)飛機(jī)的武器系統(tǒng)失控和癱瘓,從而使飛機(jī)處于被動(dòng)挨打的地位。,.,2電子防護(hù)(EP),電子防護(hù)是電子對(duì)抗的防御部分,是為保護(hù)已方人員、裝備、設(shè)施遭受敵方或友方電子戰(zhàn)的損害所采取的行動(dòng)。EP比傳統(tǒng)的ECCM增加了對(duì)友方電子戰(zhàn)的防護(hù),并采取對(duì)敵方的電子偵察設(shè)備主動(dòng)電子進(jìn)攻以掩護(hù)己方電子活動(dòng)的策略。它包括:,.,3電子戰(zhàn)支援(ES),電子戰(zhàn)支援是由指揮員授權(quán)、或直接控制電子偵察設(shè)備對(duì)敵方有意或無(wú)意輻射的電磁能量進(jìn)行搜索、截獲、識(shí)別定位、辨識(shí)直接的威脅,為電子戰(zhàn)作戰(zhàn)和其他戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)服務(wù)。ES比傳統(tǒng)的ESM更加強(qiáng)調(diào)電子偵察情報(bào)與其他情報(bào)資源的綜合運(yùn)用,以便向指揮員提供更豐富、更準(zhǔn)確的戰(zhàn)術(shù)情報(bào)支援。它包括:,.,.,與此相關(guān)的電子戰(zhàn)術(shù)語(yǔ)還有:,4.指揮和控制戰(zhàn)(CommandandControlWarfare)C2W:在情報(bào)相互支援下綜合運(yùn)用作戰(zhàn)保密、軍事欺騙、心理戰(zhàn)、電子戰(zhàn)和實(shí)體摧毀手段,不讓敵方指揮和控制能力獲得信息,影響、削弱或破壞敵方指揮和控制能力,同時(shí)保護(hù)己方指揮和控制能力不受這類(lèi)行動(dòng)的危害。C2W適應(yīng)于整個(gè)作戰(zhàn)領(lǐng)域和所有級(jí)別的沖突。C2W具有進(jìn)攻性和防御性。,6.計(jì)算機(jī)、通信、指揮和控制戰(zhàn)(Computer、Communication、CommandandControlWarfare)C4W:,5.C2防護(hù):依靠己方優(yōu)勢(shì)或挫敗敵方,不讓己方C2系統(tǒng)獲取信息,影響、削弱或破壞己方C2系統(tǒng)的企圖,保證有效指揮和控制己方兵力。,.,1.1.2電子對(duì)抗分類(lèi),1.按使用電子對(duì)抗設(shè)備類(lèi)型分為:無(wú)線電通信對(duì)抗、雷達(dá)對(duì)抗、制導(dǎo)對(duì)抗、引信對(duì)抗、光電對(duì)抗和水聲對(duì)抗等。,2.按配置部位又可分為外層空間對(duì)抗、空中對(duì)抗、地面(包括海面)對(duì)抗和水下對(duì)抗。,3.從無(wú)線電頻域上可將電子對(duì)抗分為聲學(xué)對(duì)抗(從次聲波至超聲波)、射頻對(duì)抗(3MHz300GHz)、光電對(duì)抗(300GHz以上)。,電子對(duì)抗包含了使用電磁頻譜進(jìn)行對(duì)抗的各個(gè)領(lǐng)域,內(nèi)容十分豐富,有多種分類(lèi)方法。,.,在軍事對(duì)抗領(lǐng)域中通常有“四大電子對(duì)抗”,它們是:,這射頻對(duì)抗領(lǐng)域中的“四大電子對(duì)抗”,它們具有相同的重要性和不同的時(shí)效性,.,表1-1常用頻段劃分表,1.2無(wú)線電電子對(duì)抗頻段劃分,.,表1標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)頻率命名法,.,每個(gè)頻段都有其自身特有的性質(zhì),從而使它比其他頻段更適合于某些應(yīng)用場(chǎng)合。,高頻(HF:3-30MHz)在這個(gè)頻段上,大功率器件比較容易實(shí)現(xiàn),接收機(jī)的頻率穩(wěn)定度及其相關(guān)的動(dòng)目標(biāo)顯示性能也容易做好,盲速不易出現(xiàn)。另外高頻電磁波的一個(gè)重要特性是它能被電離層折射,因此,可實(shí)現(xiàn)超視距目標(biāo)檢測(cè)。但在高頻段,窄波束寬度要采用大型天線,外界自然噪聲大,可用的帶寬窄,并且民用設(shè)備廣泛使用電磁頻譜的這一部分。此外,波長(zhǎng)長(zhǎng)意味著許多有用的目標(biāo)位于瑞利區(qū),在該區(qū)內(nèi)目標(biāo)的尺寸比波長(zhǎng)小,因此,目標(biāo)的截面積在HF頻率條件下比在微波條件下小。,.,甚高頻(VHF:30-300MHz):與HF頻段一樣,VHF頻段很擁擠,帶寬窄,外部噪聲高,波束寬。因此,雷達(dá)很少采用該頻段。超高頻(UHF:300-3000MHz):與VHF相比,超高頻段外部噪聲低,波束也較窄,并且也不受氣候的困擾,接收機(jī)具有良好的動(dòng)目標(biāo)顯示能力。但這個(gè)頻段也有通信和電視電磁波的干擾,接收機(jī)頻率的選擇和濾波同樣十分重要。L波段(1.02.0GHz):它是地面遠(yuǎn)程對(duì)空警戒雷達(dá)首選的頻段,該頻段的雷達(dá)作用距離遠(yuǎn),外部噪聲較低,天線尺寸不太大,角分辨力也較好。目前GPS(即全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星使用1.57442GHz和1.22760GHz作為衛(wèi)星導(dǎo)航定位的載波。,.,S波段(2.04.0GHz):是目前雷達(dá)使用較多的頻段,遠(yuǎn)距離的警戒引導(dǎo)雷達(dá)和中距離的跟蹤雷達(dá)均可使用這一頻段。在這個(gè)頻段內(nèi),電磁波受氣象條件的影響已變得明顯起來(lái)。MTI(MovingTargetIndicationsRadar)雷達(dá)出現(xiàn)的盲速數(shù)量增多,從而使MTI的性能變差。通常比S波段低的頻率適合于對(duì)空警戒(大空域內(nèi)探測(cè)和低數(shù)據(jù)率跟蹤多目標(biāo)),S波段以上的頻率更適合于信息收集。C波段(4.08.0GHz):C波段介于S波段和X波段之間,可看作是二者的折中。但是在該頻段或更高的頻率上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)空警戒很困難。該頻段常用于導(dǎo)彈精確跟蹤的遠(yuǎn)程精確制導(dǎo)雷達(dá)中。多功能相控陣防空雷達(dá)和中程氣象雷達(dá)也使用該頻段。這個(gè)頻段的接收機(jī)許多關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)要采用分布參數(shù)。,.,X波段(8.012.5GHz):X波段是軍用武器控制(跟蹤)雷達(dá)和民用雷達(dá)的常用頻段。艦載導(dǎo)航和領(lǐng)航、惡劣氣象規(guī)避、多卜勒導(dǎo)航和警用測(cè)速都使用X波段。X波段雷達(dá)的帶寬寬,從而可產(chǎn)生窄脈沖(或?qū)拵}沖壓縮),并可用尺寸相對(duì)小的天線產(chǎn)生窄波束,S波段、C波段和X波段較嚴(yán)重的氣象干擾影響了雷達(dá)接收機(jī)的動(dòng)目標(biāo)性能。然而對(duì)氣象雷達(dá)而言,云雨的反射回波恰恰是所需要的信號(hào),所以氣象雷達(dá)一般都工作在S、C和X波段。Ku、K和Ka波段(12.540GHz):以水蒸氣的吸收頻率為界將K波段細(xì)分為兩個(gè)頻段,低端用Ku表示,高端用Ka表示。這些頻段帶寬寬,且用小孔徑天線可獲得窄波束。但在該波段難于產(chǎn)生和輻射大的功率,由于雨雜波和大氣衰減的限制,工作在較高頻率越加困難。所以,使用該頻段的雷達(dá)不多見(jiàn)。但用于機(jī)場(chǎng)地面交通定位和控制的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面探測(cè)雷達(dá)由于要求高分辨力,它們工作在Ku波段。因?yàn)樽饔镁嚯x近,該波段特性的缺點(diǎn)并不重要。,.,毫米波波段(40GHz以上):當(dāng)頻率為60GHz時(shí),由于大氣中氧氣吸收產(chǎn)生的異常衰減,排除了雷達(dá)在其鄰近頻率的應(yīng)用。因而94GHz頻率(3mm波長(zhǎng))通常代表毫米波雷達(dá)的“典型”頻率。實(shí)際上,所謂“傳播窗口”(94GHz)處的衰減同樣大于2.22GHz水蒸氣吸收頻率點(diǎn)處的衰減。毫米波雷達(dá)更適合于工作在沒(méi)有大氣衰減的空間雷達(dá)。對(duì)近程應(yīng)用,當(dāng)衰減不大且可承受時(shí),人們?cè)诖髿鈱觾?nèi)的近程雷達(dá)(如毫米波引信)中也考慮采用這些頻率。,.,1.3電子對(duì)抗(電子戰(zhàn))發(fā)展歷程,.,1.日俄海戰(zhàn)初露鋒芒,2.第二次世界大戰(zhàn),3.越南戰(zhàn)爭(zhēng)電子對(duì)抗,4.美利戰(zhàn)爭(zhēng)軟硬兼施,5.海灣戰(zhàn)爭(zhēng),6.伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng),.,1.4電子對(duì)抗在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位和作用,1電子對(duì)抗技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,各類(lèi)武器裝備中電子技術(shù)含量不斷增加,電子對(duì)抗技術(shù)幾乎滲透到所有軍事領(lǐng)域中。戰(zhàn)場(chǎng)的偵察、監(jiān)視和警戒,目標(biāo)的跟蹤與識(shí)別,精確制導(dǎo)武器的制導(dǎo),武器系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)與射擊,作戰(zhàn)部隊(duì)的指揮與協(xié)同等都是通過(guò)電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。誰(shuí)掌握了“制電磁權(quán)”誰(shuí)就掌握了戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)?,F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的實(shí)踐證明,電子對(duì)抗技術(shù)已貫穿于戰(zhàn)爭(zhēng)的全過(guò)程,是高技術(shù)武器的“倍增器”,是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中一種重要的作戰(zhàn)手段,對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程和結(jié)局將產(chǎn)生重要影響。電子對(duì)抗技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中將發(fā)揮更大作用。,.,2電子對(duì)抗技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用,1)獲取敵方軍事情報(bào),2)破壞敵方作戰(zhàn)指揮,3)掩護(hù)突防和攻擊,4)保護(hù)重要目標(biāo),5)保障己方電子設(shè)備正常工作,電子偵察系統(tǒng)集聲、光、電技術(shù)于一體,從水下到海上,從地面到太空,到處都部署著電子偵察探測(cè)設(shè)備。通過(guò)電子偵察,獲取敵方電子設(shè)備的有關(guān)技術(shù)參數(shù)、數(shù)量和配置位置的情報(bào),從而判斷敵方兵力部署和行動(dòng)意圖,為我方制定作戰(zhàn)計(jì)劃提供依據(jù)。,無(wú)線電通信仍是軍隊(duì)作戰(zhàn)指揮的主要手段之一。在陸、海、空軍協(xié)同作戰(zhàn)、坦克集群突防、飛機(jī)或艦艇編隊(duì)行動(dòng)、空降作戰(zhàn)、海上登陸作戰(zhàn)以及軍隊(duì)被圍時(shí),無(wú)線電通信是唯一的通信手段。對(duì)敵方無(wú)線電通信設(shè)備進(jìn)行有效的干擾,使敵方的指揮通信中斷、癱瘓,將嚴(yán)重削弱敵軍的戰(zhàn)斗力。,在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上,雷達(dá)擔(dān)負(fù)著對(duì)空、對(duì)海警戒,搜索、跟蹤目標(biāo)等眾多任務(wù)。對(duì)敵方雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行有效的電子干擾,使其難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)或發(fā)現(xiàn)的是假目標(biāo),無(wú)法控制武器進(jìn)行攻擊,從而達(dá)到減少被敵打擊的機(jī)會(huì)、掩護(hù)己方部隊(duì)進(jìn)攻和突防的目的。,在一些重要目標(biāo)的附近部署雷達(dá)干擾設(shè)備,干擾敵方機(jī)載雷達(dá)和制導(dǎo)武器的末制導(dǎo)雷達(dá),以降低其命中精度。干擾敵方的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng),使敵制導(dǎo)武器失控。設(shè)置反雷達(dá)、反紅外偽裝等,以保護(hù)己方炮兵陣地、導(dǎo)彈發(fā)射陣地等重要目標(biāo)。,戰(zhàn)場(chǎng)上情況瞬息萬(wàn)變,指揮員需要盡快得到各種情報(bào)信息,以便采取多種行之有效的反偵察、反干擾、反摧毀等防御措施,保障己方無(wú)線電通信迅速、準(zhǔn)確、保密、不間斷,雷達(dá)和制導(dǎo)兵器控制自如,這對(duì)于取得作戰(zhàn)的勝利具有重要意義。,.,3電子對(duì)抗技術(shù)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的影響,1)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境更加錯(cuò)綜復(fù)雜,2)交戰(zhàn)雙方力量對(duì)比產(chǎn)生重大影響,3)對(duì)作戰(zhàn)進(jìn)程產(chǎn)生重大影響,4)促進(jìn)作戰(zhàn)方式的變革,電子對(duì)抗技術(shù)在高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中的運(yùn)用使戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境更趨復(fù)雜。一是戰(zhàn)場(chǎng)由海、陸、空向電磁空間擴(kuò)展,交戰(zhàn)雙方不但在有形的地面空間戰(zhàn)場(chǎng)上激烈拼殺,而且在無(wú)形的電磁空間中進(jìn)行電磁拼殺斗爭(zhēng)。二是電子戰(zhàn)滲透到陸、海、空、天幾乎所有的作戰(zhàn)系統(tǒng),貫穿于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)始終。,世界近期的幾場(chǎng)局部戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)果表明,武器設(shè)備和人員數(shù)量占優(yōu)勢(shì),而電子對(duì)抗能力弱的一方,不是真正的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槲淦飨到y(tǒng)中電子技術(shù)的進(jìn)步與落后,電子對(duì)抗能力的強(qiáng)弱,已經(jīng)成為改變軍事力量對(duì)比的重要因素。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,伊拉克在兵力數(shù)量上占優(yōu)勢(shì),武器裝備也不是很落后,多國(guó)部隊(duì)卻能長(zhǎng)驅(qū)直入,在很短的時(shí)間內(nèi)取得勝利,重要的原因之一就是依賴電子壓制的掩護(hù),將幾十萬(wàn)部隊(duì)進(jìn)行大范圍、遠(yuǎn)距離的機(jī)動(dòng),對(duì)伊軍達(dá)成了戰(zhàn)役的合圍。開(kāi)戰(zhàn)后又成功地干擾壓制了伊軍地面戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng),使其指揮陷于癱瘓,地面部隊(duì)形如散沙,難以形成戰(zhàn)斗力。,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)必然是以電子對(duì)抗為先導(dǎo),并貫穿于戰(zhàn)爭(zhēng)全過(guò)程,甚至在戰(zhàn)爭(zhēng)打響之前就已經(jīng)進(jìn)行著激烈的對(duì)抗。電子對(duì)抗為及時(shí)獲取對(duì)方軍事情報(bào),達(dá)成戰(zhàn)爭(zhēng)的突然性和攻擊的準(zhǔn)確性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電子對(duì)抗裝備和作戰(zhàn)武器的綜合運(yùn)用,使軍隊(duì)的遠(yuǎn)戰(zhàn)能力和攻擊能力大大增強(qiáng),武器命中精度大大提高,戰(zhàn)略意圖“一步到位”的可能性增大,使戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程得以有效地控制,速戰(zhàn)速?zèng)Q成為可能??扑魑謶?zhàn)爭(zhēng),由于美國(guó)和北約掌握了戰(zhàn)場(chǎng)的制電磁權(quán),并以此贏得了制空權(quán),從而牢牢地控制住戰(zhàn)場(chǎng),主導(dǎo)著整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng),不僅掌握著戰(zhàn)場(chǎng)的節(jié)奏,而且掌握著襲擊的時(shí)間表。這表明戰(zhàn)爭(zhēng)和戰(zhàn)場(chǎng)的透明化。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,電子對(duì)抗的運(yùn)用將決定戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程,乃至戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。,電子對(duì)抗手段的運(yùn)用,為戰(zhàn)爭(zhēng)的實(shí)踐提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn),極大地促進(jìn)了傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式的變革。電子對(duì)抗已從過(guò)去的作戰(zhàn)手段發(fā)展為直接的軍事打擊力量。這就勢(shì)必促成電子對(duì)抗與情報(bào)戰(zhàn)、火力戰(zhàn)等軟硬一體的新的作戰(zhàn)方式出現(xiàn)。與此同時(shí),電子對(duì)抗技術(shù)的廣泛運(yùn)用,正促成傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式發(fā)生重大變革。自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)之后,地面交戰(zhàn)和空中攻擊的時(shí)間比例日趨懸殊,特別是科索沃戰(zhàn)爭(zhēng),使空戰(zhàn)取勝成為現(xiàn)實(shí),戰(zhàn)略空襲已構(gòu)成獨(dú)立的戰(zhàn)爭(zhēng)階段;具有攻防能力的遠(yuǎn)程武器系統(tǒng)將“短兵相接”的近戰(zhàn)轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程作戰(zhàn)為主;各種先進(jìn)的飛機(jī)可以晝夜不停地實(shí)施空襲作戰(zhàn),將晝間作戰(zhàn)轉(zhuǎn)向夜戰(zhàn)為主等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)走向了戰(zhàn)爭(zhēng)的舞臺(tái),網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的出現(xiàn)對(duì)未來(lái)高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)樣式、作戰(zhàn)形態(tài)都產(chǎn)生重要而深刻的影響。這些作戰(zhàn)樣式的改變,在很大程度上都得益于電子技術(shù),特別是電子對(duì)抗系統(tǒng)效能的充分發(fā)揮。,.,4電子對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),1)電子對(duì)抗的手段向一體化和通用化方向發(fā)展,2)電子對(duì)抗的重點(diǎn)向C4ISR一體化系統(tǒng)和反精確制導(dǎo)武器方向發(fā)展,3)電子對(duì)抗的領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?,新樣式不斷出現(xiàn),4)電子對(duì)抗的電磁頻譜向全頻段發(fā)展,高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的綜合戰(zhàn)場(chǎng)是以高技術(shù)電子兵器的綜合應(yīng)用為特征的,它將導(dǎo)致未來(lái)的軍事對(duì)抗和電子對(duì)抗的內(nèi)容、模式和概念發(fā)生深刻的變化。未來(lái)的電子對(duì)抗中,空地、空海一體和陸、海、空、天、電一體化和通用化方向發(fā)展,使電子戰(zhàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享,對(duì)抗手段互通,提高電子對(duì)抗裝備的綜合能力。,電子對(duì)抗的主要目標(biāo)是指揮、控制、通信及情報(bào)系統(tǒng),防空(指揮)雷達(dá)系統(tǒng),武器制導(dǎo)(指揮)系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)中最重要的是指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)以及監(jiān)視、偵察系統(tǒng)即C4ISR系統(tǒng)。C4ISR系統(tǒng)是國(guó)家及軍隊(duì)威懾力量的重要組成部分,是現(xiàn)代軍隊(duì)的神經(jīng)中樞。C4ISR系統(tǒng)一旦遭到破壞,后果不堪設(shè)想。電子對(duì)抗的重點(diǎn)向C4ISR一體化方向發(fā)展。精確制導(dǎo)武器具有極高的命中率和較好的作戰(zhàn)效能,是未來(lái)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)重要武器裝備之一。精確制導(dǎo)武器的命中率取決于它的制導(dǎo)系統(tǒng)。制導(dǎo)系統(tǒng)是由電磁波、紅外或激光傳感器來(lái)引導(dǎo),因此,對(duì)付它的最有效手段就是電子對(duì)抗,尤其是綜合電子對(duì)抗系統(tǒng)。一批圍繞制導(dǎo)與反制導(dǎo)的新的電子對(duì)抗裝備或系統(tǒng),將成為電子對(duì)抗技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。,在高新技術(shù)的推動(dòng)下,電子對(duì)抗的裝備將不斷發(fā)展更新,電子對(duì)抗領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?。一是?jì)算機(jī)病毒等將成為電子戰(zhàn)的新領(lǐng)域;二是定向能武器可望成為電子戰(zhàn)的又一“拳頭”;三是電磁脈沖彈將成為電子設(shè)備的新“克星”;四是網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)將成為信息爭(zhēng)奪的重要平臺(tái)。,由于雷達(dá)偵察技術(shù)向擴(kuò)展頻段、提高測(cè)向及測(cè)頻精度、增強(qiáng)信號(hào)處理能力方向發(fā)展,所以未來(lái)的電磁斗爭(zhēng)頻譜將向全頻段發(fā)展。,.,1.5電子對(duì)抗理論與方法要解決的三大問(wèn)題,電子對(duì)抗中的偵察接收問(wèn)題電子對(duì)抗中的干擾問(wèn)題電子對(duì)抗中的抗干擾問(wèn)題本課程將圍繞這三大問(wèn)題展開(kāi)討論。,.,第2章電子對(duì)抗中的偵收技術(shù),2.1概述2.2無(wú)線電信號(hào)頻率偵測(cè)技術(shù)2.3對(duì)無(wú)線電輻射源的定向技術(shù)2.4對(duì)無(wú)線電輻射源的定位技術(shù)2.5偵收系統(tǒng)的作用距離,.,2.1概述,電子偵收是獲取軍事情報(bào)的重要手段,也是實(shí)施電子進(jìn)攻和電子戰(zhàn)摧毀的前提。電子偵收是用電子偵察裝備對(duì)敵方軍事電子設(shè)備輻射的電磁信號(hào)進(jìn)行截獲、檢測(cè)、分析、識(shí)別、定位,以便確定敵方軍事電子設(shè)備及其相關(guān)平臺(tái)對(duì)己方的威脅程度,為己方指揮決策和電子戰(zhàn)裝備設(shè)計(jì)提供情報(bào)支援。,.,電子偵收的首要任務(wù)是確定敵方輻射信號(hào)的頻率和輻射源位置,通常由電子偵察接收機(jī)來(lái)完成這一任務(wù)。電子偵察接收機(jī)可以分為四種類(lèi)型:,寬開(kāi)式接收機(jī),掃描接收機(jī),信道化接收機(jī),半寬開(kāi)自適應(yīng)接收機(jī),.,典型自動(dòng)化電子偵察系統(tǒng)(FRS2904)的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示.,圖2-1自動(dòng)化電子偵察系統(tǒng)框圖,.,電子偵察接收機(jī)參數(shù)有:覆蓋的頻率范圍;調(diào)諧時(shí)間(在單位時(shí)間內(nèi)鎖定和記錄信號(hào)數(shù)量的能力);在頻域搜索被偵察信號(hào)方式;發(fā)現(xiàn)信號(hào)概率(與其相關(guān)的特征參數(shù):如門(mén)限信號(hào)、透過(guò)概率、噪聲電平)。(是指在一定的時(shí)間內(nèi)。),.,信號(hào)參數(shù)包含有:空間信號(hào)參數(shù):定向參數(shù)、電子系統(tǒng)的角坐標(biāo)、被偵察對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度和加速度;時(shí)間參數(shù):脈沖信號(hào)寬度、脈沖信號(hào)重復(fù)周期;頻率參數(shù):載頻、副載頻和信號(hào)頻譜的其他特征頻率、輻射信號(hào)譜寬、輻射信號(hào)局部最大譜線的特征參數(shù);結(jié)構(gòu)參數(shù):信號(hào)調(diào)制的形式和深度、信號(hào)極化形式。機(jī)載和星載偵察設(shè)備進(jìn)行分析和確定的信號(hào)參數(shù)將由遙測(cè)線路傳輸下來(lái)。,.,2.2無(wú)線電信號(hào)頻率偵測(cè)技術(shù),對(duì)無(wú)線電信號(hào)頻率的偵測(cè)主要由專(zhuān)用的無(wú)線電接收機(jī)來(lái)完成,現(xiàn)代測(cè)頻技術(shù)主要包括:,.,2.2.1晶體視頻接收機(jī)(CrystalVideoReceiver),特點(diǎn):靈敏度差、廉價(jià)。被用于在電子戰(zhàn)環(huán)境中截獲和監(jiān)視信號(hào)。由于起初檢波器都是由晶體管做的,且射頻信號(hào)被直接檢波以產(chǎn)生視頻,因此,稱為晶體視頻接收機(jī)。,.,晶體視頻接收機(jī)可覆蓋很寬的射頻帶寬(寬開(kāi)測(cè)頻接收機(jī)),典型值為幾個(gè)倍頻程,因此,具有高截獲概率(POI)。但一般晶體視頻接收機(jī)靈敏度較低,如,一部頻率覆蓋幾GHz、增益有限的晶體視頻接收機(jī)的典型靈敏度在-30dBm,且它不能確定輸入信號(hào)的頻率,即不能從頻率上區(qū)分輸入信號(hào)。為改善頻率選擇性,在有些應(yīng)用場(chǎng)合,在檢波器之前插入一個(gè)預(yù)選濾波器來(lái)限制輸入射頻帶寬。預(yù)選濾波器可以提供輸入信號(hào)的粗頻率信息,同時(shí)具有降低噪聲帶寬之功效。但濾波器所引入的額外損耗將部分抵消降低噪聲帶寬的效果。,.,簡(jiǎn)單視頻接收機(jī)通常也和梳狀濾波器一起使用。如圖2-3為梳狀濾波器晶體視頻接收機(jī)原理框圖。,.,簡(jiǎn)單晶體視頻接收機(jī)的靈敏度主要取決于檢波器特性和射頻放大器的噪聲系數(shù),因此其靈敏度受射頻增益限制。目前,已有能覆蓋很寬頻帶的單片微波集成電路(MMIC:MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit)射頻放大器,能應(yīng)用于晶體視頻接收機(jī)。,通常用二極管作為檢波器。理想二極管的電流電壓關(guān)系如下式表示:其中IS是二極管正向飽和電流、n是略大于但很接近于1的參數(shù)、k是波爾茨曼常數(shù)(1.381023J/K)、T是溫度(常溫290K)、q是電荷量(1.611019C)。(二極管IV曲線略)二極管的帶寬受寄生電阻和電容的限制。,.,二極管檢波器根據(jù)其工作狀態(tài)可分為兩類(lèi):平方律檢波器(也稱小信號(hào)檢波器)和線性檢波器(也稱大信號(hào)或峰值檢波器)。在平方律檢波器中,輸出電壓正比于輸入電壓的平方,即輸出電壓正比于輸入功率。V0=AVi2=APiA為比例常數(shù)。在線性檢波器中,輸出電壓由下式給出:V0=BViB是比例常數(shù)。,.,實(shí)際的二極管檢波器包括平方律區(qū)和線性區(qū)兩部分。在輸入功率電平較低時(shí),檢波器工作于平方律區(qū),而在輸入功率電平較高時(shí),檢波器工作于線性區(qū)。在晶體視頻接收機(jī)中,檢波器通常根據(jù)不同的輸入功率電平而工作在這兩個(gè)區(qū)。如果檢波器前的射頻放大器飽和,那么至檢波器的輸入可能保持在一恒定電平,在這種情況下,檢波器通常設(shè)計(jì)工作在線性區(qū)。通常,為獲得探測(cè)一個(gè)脈沖所要求的探測(cè)概率(Pd)和虛警概率(Pfa),或者為獲得測(cè)量參數(shù)所需的精度,就要求在接收機(jī)的輸出端(檢波器輸出端)有一定的信噪比(SNR)。視頻接收機(jī)的輸入端信號(hào)必須比噪聲高出某個(gè)所需的比值。在晶體管視頻接收機(jī)中,忽略與分析無(wú)關(guān)的比例常數(shù),可以認(rèn)為輸出信號(hào)So為(平方律檢波器):SO=(SiGRF)2其中:Si是天線收集到的輸入信號(hào),GRF是射頻放大器的增益。,.,輸出噪聲No,它由三部分組成:N0=NN+Nim+Nd其中:,它是由輸入噪聲Ni引起的Ni=kTBRFF,BV是視頻帶寬,F(xiàn)是RF放大器噪聲系數(shù),BRF是射頻帶寬。是輸入信號(hào)Si與輸入噪聲Ni之間的互調(diào)引起的噪聲貢獻(xiàn)。是晶體視頻檢波器的噪聲貢獻(xiàn)。其中,F(xiàn)V是視頻噪聲系數(shù),M=2/Ro是檢波器品質(zhì)因數(shù),是檢波器開(kāi)路電壓靈敏度,Ro是檢波器視頻電阻。,.,如果射頻放大器是高增益的(即GRF1),則Nd可忽略。而且,當(dāng)BRFBV,時(shí),則可寫(xiě)成:因此,輸出信噪比為:在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合,晶體視頻接收機(jī)是用于檢測(cè)脈沖雷達(dá)信號(hào)而不是連續(xù)波信號(hào)。這類(lèi)接收機(jī)測(cè)量的信號(hào)參數(shù)通常有:脈沖幅度、脈沖寬度和脈沖到達(dá)的時(shí)間(TOA)。,.,2.2.2搜索式超外差接收機(jī)(SweptSuperheterodyeReceiver),特點(diǎn):能夠搜索比較寬的射頻帶寬,并把該帶寬內(nèi)的所有信號(hào)分送到振幅和頻率分辨單元,以便確定被接收信號(hào)的輻射特性。在電子對(duì)抗測(cè)試試驗(yàn)中,可用作電子干擾信號(hào)監(jiān)視器。這種接收機(jī)也能用作干擾機(jī)引導(dǎo)接收機(jī)。,.,1.工作原理原理框圖如圖2-4所示:,在搜索過(guò)程中,為便于信號(hào)處理,要求差頻信號(hào)即中頻信號(hào)保持某一固定的頻率,因此,一般應(yīng)實(shí)現(xiàn)射頻濾波器與本振進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。,.,設(shè)射頻信號(hào)為:VR=ARsin(RtR)本振信號(hào)為:VL=ALsin(LtL)混頻器輸出信號(hào)為:,混頻輸出產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào),一個(gè)是下邊帶信號(hào)(fR-fL),另一個(gè)是上邊帶信號(hào)(fR+fL)。如果(fRfL),稱為高端本振,且下邊帶頻率變?yōu)?fL-fR),上邊帶保持不變。設(shè)取下邊帶信號(hào)為中頻信號(hào),濾除上邊帶信號(hào),則中頻信號(hào)輸出為:,.,事實(shí)上,混頻器是一個(gè)非線性器件,除主信道中頻信號(hào)外,還將產(chǎn)生許多其他頻率(互調(diào)分量)信號(hào)。這些不期望的頻率分量稱為寄生響應(yīng),由此形成對(duì)主信道信號(hào)的干擾稱為混頻器的寄生信道干擾,或混頻器組合干擾。寄生頻率可由下式預(yù)測(cè):fS=mfL+nfR其中m,n為任意整數(shù),可正可負(fù),但寄生頻率fS必須為正。,.,若在變頻器中采用雙平衡混頻器,為使頻帶內(nèi)的寄生響應(yīng)最小,則本振信號(hào)功率比輸入射頻功率高20dB以上。通常,在下變頻過(guò)程中,fL和fR都高于fI,因此,只有兩輸入信號(hào)的諧波差才能產(chǎn)生干擾fS。如果fR/fL之比大于0.85,則可能的寄生響應(yīng)fS的數(shù)量最少,且所有寄生響應(yīng)都是高次寄生響應(yīng),因此其幅度相對(duì)于中頻輸出較小。,.,上變頻情況相對(duì)復(fù)雜。通常要求fI略高于fL,以使本振頻率的任何次諧波都在中頻波段外。但在中頻輸出中仍可能存在射頻的諧波。如果使fI/fR之比為一偶數(shù),則可利用雙平衡混頻器的工作特性來(lái)降低諧波污染的電平。在雙平衡混頻器中,對(duì)輸入信號(hào)的偶次諧波的抑制強(qiáng)于奇次諧波,且小功率輸入射頻信號(hào)的諧波隨諧波次數(shù)而迅速下降。對(duì)于上變頻情況,如果fL/fI之比約大于0.88,則寄生響應(yīng)fS的量最小。但當(dāng)fL/fI之比趨近1時(shí),本振至中頻的直通將很難被濾除掉,因此必須在期望低寄生響應(yīng)和本振污染電平之間進(jìn)行折中。,.,2.超外差接收機(jī)需要注意的兩個(gè)問(wèn)題,1)鏡頻問(wèn)題,2)本振穩(wěn)定度問(wèn)題,.,1)鏡頻問(wèn)題對(duì)給定的中頻頻率fI和本振頻率fL,存在兩個(gè)射頻信號(hào)能產(chǎn)生同樣的輸出,即fR=fLfI。其中一個(gè)為期望的輸入信號(hào),另一個(gè)則為干擾信號(hào),稱為鏡頻信號(hào)。如圖2-5所示。,.,注意,只有下變頻存在鏡像問(wèn)題。通常用鏡像抑制比dms來(lái)衡量混頻器對(duì)鏡像信號(hào)干擾的抑制能力。其定義是:保持輸入射頻信號(hào)幅度恒定,主信道輸出的信號(hào)功率PIO與鏡像信道輸出的功率Pms之比,稱為鏡像抑制比,即dms或保持輸出幅度恒定,鏡像信道的輸入功率Pmi與主通道的輸入功率PR之比,稱為鏡像抑制比,即dms對(duì)線性系統(tǒng)來(lái)說(shuō),兩者是等價(jià)的。,.,消除鏡像頻率干擾的方法有:,a.提高射頻電路的選擇性,抑制鏡像信道,b.采用零中頻技術(shù),c.采用邏輯識(shí)別方法,.,提高射頻電路的選擇性,抑制鏡像信道,a)預(yù)選器與本振統(tǒng)調(diào),b)采用寬帶濾波高中頻接收,c)采用雙平衡混頻器,實(shí)現(xiàn)單信道接收,.,預(yù)選器與本振統(tǒng)調(diào)混頻器前增加一個(gè)預(yù)選濾波器(一般為窄帶濾波器),當(dāng)接收機(jī)本振頻率變化時(shí),預(yù)選濾波器的頻率也跟著變化,即所謂統(tǒng)調(diào),預(yù)選器通帶對(duì)準(zhǔn)偵收頻率,阻帶對(duì)準(zhǔn)鏡像頻率,實(shí)現(xiàn)單信道接收。如圖2-6所示,設(shè)fs1=fLfI為預(yù)偵收的信號(hào),fs2=fL+fI為鏡像頻率,由圖可見(jiàn)消除了鏡像頻率可能引起的測(cè)頻錯(cuò)誤。,.,中頻頻率應(yīng)滿足:,用寬帶濾波高中頻接收,即用固定頻率的寬帶濾波器取代窄帶可調(diào)預(yù)選器,同時(shí)提高中頻,將鏡像信道移入濾波器的阻帶中,抑制鏡像信號(hào),保證單信道接收。,.,90橋定向耦合器具有如下特性:設(shè)輸入射頻信號(hào)vin=cost,則v1=cos(t);v2=cos(t-90);,采用雙平衡混頻器,實(shí)現(xiàn)單信道接收,.,設(shè)本振信號(hào)為vLO=cos(Lt),從鏡像抑制混頻器結(jié)構(gòu)可知:端口1與本振同相,即v1=cos(Lt);端口2滯后本振90相位角,即v2=cos(Lt-90);端口3為v3=cos(L)t;端口4為v4=cos(L)t-90.這樣,當(dāng)本振頻率高于信號(hào)頻率時(shí),端口3較端口4的相位超前90,信號(hào)在端口5相減,而在端口6相加,它基本在端口6形成輸出。,.,當(dāng)本振頻率低于信號(hào)頻率時(shí),端口3為v3=cos(-L)t;端口4為v4=cos(-L)t+90.于是,端口3較端口4相位滯后90,信號(hào)在端口6相減,而在端口5相加,基本在端口5形成輸出。結(jié)果比本振頻率高和比本振頻率低的信號(hào)將分別在混頻器的不同的中頻輸出端口輸出。,.,采用零中頻技術(shù)即選取本振頻率與主頻相同的方法,如圖2-8所示。,.,采用邏輯識(shí)別方法。主頻與鏡頻相差2倍中頻,對(duì)于某個(gè)輻射源,如果有兩次接收,且頻差為2倍中頻,則其中必有一個(gè)是鏡頻干擾。采用這種方法的缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)脈沖測(cè)頻。,.,2)本振穩(wěn)定度問(wèn)題超外差接收機(jī)的另一個(gè)需要關(guān)注的是本地振蕩器的穩(wěn)定度問(wèn)題。本振穩(wěn)定與否將直接被引入至中頻輸出中并影響被測(cè)信號(hào)。振蕩器穩(wěn)定度一般分為長(zhǎng)期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度。長(zhǎng)期穩(wěn)定度通常以時(shí)域來(lái)度量,如MHz/小時(shí)、天或年。它取決于溫度變化和器件的老化等因數(shù),其表示方法有最大偏差法和均方根偏差法兩種。最大偏差法其數(shù)學(xué)表示式為式中,是n個(gè)偏差中的最大值。,.,均方根偏差法其數(shù)學(xué)表示式為,式中,,而短期穩(wěn)定度指幾秒鐘的持續(xù)時(shí)間內(nèi),在標(biāo)稱頻率附近的頻率變化。在頻域觀察更方便。本振的短期穩(wěn)定度比長(zhǎng)期穩(wěn)定度更重要,因?yàn)槎唐诜€(wěn)定度代表了本振的頻譜純度即本振噪聲。本振的任何噪聲都將調(diào)制和污染中頻。,.,短期穩(wěn)定度時(shí)域表示設(shè)信號(hào)源輸出信號(hào)為,式中,,為瞬時(shí)相位起伏。,則瞬時(shí)相對(duì)頻率變化為在觀察時(shí)間段t1,t2內(nèi),信號(hào)源的頻率穩(wěn)定度為,.,b.短期穩(wěn)定度頻域表示由于穩(wěn)定度的問(wèn)題,使得實(shí)際信號(hào)源載頻f0的頻譜不再是一個(gè)純凈的譜線,而是其頻率和振幅受噪聲調(diào)制,具有一定寬度的頻譜。一般用“單邊帶(SSB)相位噪聲”來(lái)描述這一現(xiàn)象,如圖所示。單邊帶相位噪聲L(fm)定義為:偏離載波頻率fmHz,在1Hz帶寬內(nèi)一個(gè)相位調(diào)制邊帶的功率PSSB與載波功率PS之比,即,.,通常L(fm)用相對(duì)于載波1Hz帶寬的對(duì)數(shù)值表示,即dBc/Hz。如某壓控振蕩器相位噪聲:90dBc/Hz10kHz。L(fm)是相位噪聲常用的表示形式。亦已證明:式中,是相位變化的均方根值。,.,一般情況下,為獲得高頻選擇性、高靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍,超外差接收機(jī)的瞬時(shí)帶寬(即中頻帶寬)相對(duì)較窄。由于超外差接收機(jī)的帶寬窄,其截獲概率相對(duì)較低。盡管如此,超外差接收機(jī)還是廣泛應(yīng)用于電子戰(zhàn)接收系統(tǒng)中。在電子戰(zhàn)應(yīng)用中,超外差接收機(jī)通常與寬帶接收機(jī)配對(duì)使用。寬帶接收機(jī)引導(dǎo)超外差接收機(jī)調(diào)諧到感興趣的信號(hào)頻率上,然后用超外差接收機(jī)來(lái)完成接收功能。,.,3頻率搜索形式兩種形式:連續(xù)搜索和步進(jìn)搜索,在連續(xù)搜索中又分為單程搜索和雙程搜索,如圖2-8所示。圖中符號(hào)意義如下:f2-f1為頻率搜索范圍;Tf為頻率搜索周期;tf為頻率搜索時(shí)的接收時(shí)間,即頻率搜索過(guò)一個(gè)偵察接收機(jī)帶寬fr所用的時(shí)間;f0為信號(hào)中心頻率;N為脈沖群持續(xù)時(shí)間。也可采用數(shù)字式(步進(jìn)式)搜索,便于數(shù)字化處理。,.,4頻率搜索速度選擇,A慢速掃描:接收機(jī)調(diào)諧到分析帶寬內(nèi)的時(shí)間大于輸入端信號(hào)的重復(fù)周期。同時(shí),在接收機(jī)掃過(guò)一個(gè)瞬時(shí)帶寬fr的時(shí)間tf內(nèi)所收到的脈沖數(shù)(脈寬)應(yīng)滿足處理機(jī)和顯示器所需的脈沖數(shù)Z,即tfZ其中:為脈沖寬度,B快速掃描時(shí),是指在脈沖寬度內(nèi),偵察接收機(jī)要掃完整個(gè)偵察頻段,即,搜索周期Tf。此時(shí)調(diào)諧速度非常快,僅僅被確定頻率時(shí)的靈敏度、精度、分辨率的允許變化范圍所限制。頻率搜索速度:,.,C中速掃描對(duì)無(wú)線電偵察接收機(jī)來(lái)說(shuō),最具代表性。以中等速度掃頻時(shí),全景偵察接收機(jī)調(diào)諧到帶寬內(nèi)的時(shí)間tf由以下關(guān)系確定:kTCtfTC被偵察信號(hào)脈沖周期;在頻率調(diào)諧的一個(gè)周期內(nèi),脈沖可能不被發(fā)現(xiàn)。,*注意:搜索式超外差接收機(jī)為保持良好的頻率選擇性,一般中頻帶寬較窄。而搜索式超外差接收機(jī)要保證高靈敏度接收信號(hào),接收機(jī)的最高掃描速率必須限制在B2,其中B是最后一級(jí)中頻濾波器的帶寬。因此窄中頻帶寬將要求接收機(jī)以相對(duì)較慢的速率進(jìn)行掃描。,.,頻率的截獲概率(即通常所說(shuō)的頻率搜索概率)對(duì)于脈沖雷達(dá)信號(hào)來(lái)說(shuō),根據(jù)給定時(shí)間不同,可定義為單個(gè)脈沖搜索概率、脈沖群搜索概率以及在某一給定的搜索時(shí)間內(nèi)的搜索概率。單個(gè)脈沖的搜索概率為:P=式中,f為測(cè)頻接收機(jī)的瞬時(shí)帶寬;f2-f1為測(cè)頻范圍,即偵察頻段。如:f5MHz,f2-f1=1GHz,則P=0.005,可見(jiàn)截獲概率是很低的。若能在測(cè)頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)測(cè)頻,即ff2-f1,則頻率截獲概率為1。,.,2.2.3.瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)(InstantaneousFrequecyMeasurementReceiver),特點(diǎn):一種簡(jiǎn)單而又緊湊的瞬時(shí)頻率測(cè)量電子戰(zhàn)接收機(jī),它能以小于幾十微秒時(shí)間測(cè)量射頻輸入信號(hào)的頻率,并對(duì)于單一射頻脈沖具有幾乎100的截獲概率。既能覆蓋很寬的射頻帶寬,又能對(duì)窄脈沖信號(hào)有較高的靈敏度和良好的頻率分辯力。通常被用作干擾機(jī)引導(dǎo)接收機(jī),可調(diào)窄帶超外差截獲接收機(jī)或調(diào)諧射頻接收機(jī)。因?yàn)樗趯掝l帶范圍內(nèi)運(yùn)用對(duì)信號(hào)寬開(kāi)接收的原理,所以它能在整個(gè)寬頻帶范圍內(nèi)用具有足夠強(qiáng)度的瞄準(zhǔn)式連續(xù)波干擾機(jī)對(duì)頻帶內(nèi)的任何地方進(jìn)行干擾。同樣,對(duì)自身平臺(tái)感應(yīng)的射頻干擾具有高靈敏度。瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)一次只能正確響應(yīng)一個(gè)輸入信號(hào),否則,對(duì)同時(shí)信號(hào)響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤頻率信息。由于上述原因,作為電子對(duì)抗接收機(jī)用受到限制。但它可用于在電子對(duì)抗模擬器中供鑒定我方雷達(dá)之用。,.,1.基本工作原理,瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)將輸入信號(hào)分為兩路。其中一路有一個(gè)固定延時(shí),使兩路之間產(chǎn)生一個(gè)與頻率有關(guān)的相位差。由下式給出:2f0式中f0是輸入信號(hào)頻率。在瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)中通過(guò)測(cè)量相位差,并由上式確定輸入信號(hào)頻率。基本瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)示意圖如下圖所示。為簡(jiǎn)化分析,假設(shè)所有信號(hào)均為單位振幅,器件均為理想的。,.,設(shè)射頻信號(hào)vR=cos(t),則相位相關(guān)器(電橋)輸出為:v1=cos(t-);v2=cos(t-)-90=sin(t-);v3=cos(t-180)-cos(t);v4=cos(t);v5=cos(t-)-cos(t-90)=cos(t-)-sin(t)v6=cos(t-)-90-cos(t)=sin(t-)-cos(t)v7=sin(t-)+cost-90=sin(t-)+sin(t)v8=sin(t-)-90+cos(t)=cos(t-)+cos(t),.,經(jīng)平方律檢波器檢波及低通濾波器處理后,相關(guān)器的四個(gè)輸出轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)如下:v9=1-sin()v10=1+sin()v11=1+cos()v12=1-cos()由兩個(gè)差分放大器進(jìn)行處理后,得到一對(duì)正交量(隔直流):vI=2sin()=2sin()vQ=2cos()=2cos()由此可得:=tan-1()=當(dāng)相位已知時(shí),可計(jì)算出頻率f。,.,若將兩正交量vI、vQ分別加到靜電示波器的水平偏轉(zhuǎn)板上,那么,光點(diǎn)相對(duì)x軸的夾角則為,能單值地表示出被測(cè)信號(hào)的載波頻率,實(shí)現(xiàn)測(cè)頻。如圖2-10所示。上述模式的瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,重量輕,運(yùn)算速度快,并能實(shí)時(shí)顯示被測(cè)信號(hào)頻率。但其缺點(diǎn)是明顯的,測(cè)頻范圍窄,精度低,靈活性差。在現(xiàn)代瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)中,通常將輸出I、Q正交電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,再進(jìn)行數(shù)字處理,利用三角關(guān)系計(jì)算出相位值。,注意,這里延遲線延遲時(shí)間不能太長(zhǎng),否則會(huì)產(chǎn)生測(cè)頻模糊。必須將由延遲線引起的相位限制在2范圍,因此,不模糊測(cè)頻范圍為F=1/。,.,2.并行瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)在實(shí)際工作中,數(shù)字式瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)既有測(cè)頻范圍F的要求,又有頻率分辯力f的要求,于是,量化單元數(shù)n=。實(shí)際瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)采用多部簡(jiǎn)單瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)并聯(lián)組成。最長(zhǎng)的延遲時(shí)間提供精確頻率分辯力,但它也產(chǎn)生相位(頻率)模糊。采用較短的延遲時(shí)間來(lái)解決相位(頻率)模糊問(wèn)題,最短延遲時(shí)間受接收機(jī)帶寬的限制。如果接收機(jī)帶寬是B,則最短延遲時(shí)間為min=1/B最長(zhǎng)延遲時(shí)間必須小于接收機(jī)所測(cè)量的最小脈寬,否則,延遲和未延遲信號(hào)在時(shí)間上根本不能交迭。,.,假設(shè)一個(gè)實(shí)際瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)的輸入頻率范圍為26GHz、頻率分辯力為1.25MHz、最窄脈沖寬度為100nS,那么,頻率分辯單元總數(shù)為3200個(gè),需要用12位(4096)對(duì)頻率信息進(jìn)行編碼。此時(shí)至少要兩部簡(jiǎn)單瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)并聯(lián),且每部接收機(jī)都產(chǎn)生6位數(shù)據(jù)。低6位中的噪聲將產(chǎn)生小誤差(1.25MHz/位),而高6位中的噪聲將產(chǎn)生較大的誤差(61.25MHz/位)。這樣的誤差在工程應(yīng)用中是難以接受的。通常采用兩個(gè)以上相關(guān)器。如圖2-11所示,采用四個(gè)相關(guān)器情況。如果設(shè)最長(zhǎng)延遲時(shí)間為50nS,它所代表的非模糊頻率為20MHz,然后用4位來(lái)表示20MHz將能產(chǎn)生所需的1.25MHz的頻率分辯力。其余3條延遲線用于另8位。為降低瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)對(duì)噪聲的敏感性,可用4個(gè)以上的相關(guān)器。因?yàn)槎鄠€(gè)相關(guān)器只編碼一位信息。但是增加相關(guān)器會(huì)增加瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜性,因此,并不總是增加更多的相關(guān)器。,.,.,3.同時(shí)信號(hào),在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的密集信號(hào)環(huán)境中,同時(shí)信號(hào)的概率是很高的,但一般不存在理想的同時(shí)到達(dá)信號(hào)。同時(shí)信號(hào)分兩類(lèi):第一類(lèi)同時(shí)到達(dá)信號(hào)是兩個(gè)脈沖的前沿時(shí)差t10ns;第二類(lèi)同時(shí)到達(dá)信號(hào)是兩個(gè)脈沖的前沿時(shí)差10nst60dB)、高線性(1GHz),故在壓縮接收機(jī)中使用較多。DDS產(chǎn)生的信號(hào)帶寬比較窄,現(xiàn)在一般應(yīng)用在窄帶系統(tǒng)中。,.,2)色散延遲線,色散延遲線完成信號(hào)的卷積運(yùn)算或脈沖壓縮,是壓縮接收機(jī)中的核心部件。DDL對(duì)不同的信號(hào)頻率產(chǎn)生線性的或增或減的時(shí)間延遲。一般按其時(shí)寬帶寬乘積(TB)來(lái)分類(lèi),這也代表其對(duì)信號(hào)處理的增益。主要有電磁式、靜磁波、聲表面波(SAW)、聲體波器件等幾種DDL器件。其中聲表面波DDL因體積小、容易制作等優(yōu)勢(shì)得以更多的關(guān)注和應(yīng)用。目前DDL器件水平能夠達(dá)到幾GHz的帶寬,時(shí)寬帶寬積很高。,.,1)頻率分辨力,由此可見(jiàn),壓縮接收機(jī)巧妙地解決了瞬時(shí)頻率覆蓋范圍與頻率分辨力之間的矛盾,用增加壓縮帶寬的方法可以擴(kuò)大瞬時(shí)頻率覆蓋范圍,提高頻率截獲概率。用增加色散延遲時(shí)間的方法可以提高頻率分辨力。從而解決了頻率截獲概率與頻率分辨力之間的矛盾。,3.壓縮接收機(jī)的參數(shù),.,2)壓縮接收機(jī)靈敏度由于壓縮接收機(jī)對(duì)信號(hào)具有壓縮能力,使得信號(hào)的峰值功率提高Dc倍,因此壓縮接收機(jī)的靈敏度較普通接收機(jī)提高Dc倍。如果考慮壓縮濾波器失配所引起的信噪比損失Lc,則壓縮接收機(jī)靈敏度與普通接收機(jī)靈敏度之間的關(guān)系為如果脈沖寬度Ti小于脈沖取樣寬度Tc,則壓縮線不能對(duì)輸入信號(hào)有效壓縮。實(shí)際靈敏度由下面的經(jīng)驗(yàn)公式給出:,.,3)動(dòng)態(tài)范圍壓縮接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍主要受接收機(jī)的前端電路與表聲波壓縮線性能的限制。動(dòng)態(tài)范圍分兩種:(1)瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍當(dāng)兩個(gè)頻率接近而幅度不等的同時(shí)到達(dá)信號(hào)加入接收機(jī)時(shí),其壓縮后的弱信號(hào)的主瓣電平和強(qiáng)信號(hào)的旁瓣電平相等時(shí)的兩個(gè)信號(hào)輸入功率之比,稱為壓縮接收機(jī)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍,其典型值為3545dB。它主要受壓縮線旁瓣電平的限制,故亦稱為“旁瓣限制動(dòng)態(tài)范圍”,主要用來(lái)衡量壓縮接收機(jī)對(duì)重疊在強(qiáng)信號(hào)上的不同頻率的弱信號(hào)的偵收能

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