西安電子科技大學(xué)雷達(dá)對抗原理第一次大作業(yè)

1、雷達(dá)對抗原理大作業(yè)學(xué)校：西安電子科技大學(xué)專業(yè)：信息對抗指導(dǎo)老師：魏青學(xué)號/學(xué)生： 雷達(dá)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(gè)方面。軍事高技術(shù)的發(fā)展，使電子對抗的范圍不斷擴(kuò)大，并逐步突破了原有的戰(zhàn)役戰(zhàn)斗范疇，擴(kuò)展到整個(gè)戰(zhàn)爭領(lǐng)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(shí)大量使用，在和平時(shí)期偵察衛(wèi)星、偵察飛機(jī)、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(jié)和調(diào)動；也不斷收集對方電磁設(shè)備的性能參數(shù)，以期在戰(zhàn)前進(jìn)行模擬的對抗試驗(yàn)，確保在戰(zhàn)爭中有效地壓制對方的

2、電子設(shè)備。偵察是對抗的基礎(chǔ)。電子偵察的基本任務(wù)是截獲、分析對方的輻射信號，測量信號的到達(dá)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(shù)的飛躍發(fā)展引起了雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等技術(shù)的飛速發(fā)展。使對電子偵察設(shè)備同時(shí)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(dá)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(yùn)動或固定的，因此剎用到達(dá)角這一參數(shù)將來自很大空域內(nèi)的輻射源進(jìn)行分離，然后對各個(gè)輻射源分析，成了現(xiàn)代電子偵察的一個(gè)特點(diǎn)。1. 概述圖1典型雷達(dá)接收機(jī)原理框圖對雷達(dá)信號測頻的重要性 載波

3、頻率是雷達(dá)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(dá)信號測頻的主要技術(shù)指標(biāo)a.測頻時(shí)間 定義：從信號到達(dá)至測頻輸出所需時(shí)間，是確定或隨機(jī)的。要求：瞬時(shí)測頻，即在雷達(dá)脈沖持續(xù)時(shí)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(shí)間。頻域截獲概率:即頻率搜索概率，單個(gè)脈沖的頻率搜索概率定義為(fr測頻接收機(jī)瞬時(shí)帶寬， f2-f1是測頻范圍，即偵察頻率范圍)截獲時(shí)間:達(dá)到給定的截獲概率所需的時(shí)間，如果采用瞬時(shí)測頻接收機(jī)，則單個(gè)脈沖的截獲時(shí)間為(其中Tr是脈沖重復(fù)周期，tth是偵察系統(tǒng)的通過時(shí)間)b.測頻范圍、瞬時(shí)帶寬、頻率分辨力和測頻精度 測頻范圍：測頻系

4、統(tǒng)最大可測的雷達(dá)信號的頻率范圍；瞬時(shí)帶寬：測頻系統(tǒng)在任一瞬間可以測量的雷達(dá)信號的頻率范圍；頻率分辨力：測頻系統(tǒng)所能分開的兩個(gè)同時(shí)到達(dá)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(jī)：測頻范圍等于瞬時(shí)帶寬，頻率截獲概率1，但頻率分辨率很低，等于瞬時(shí)帶寬。窄帶搜索接收機(jī)：瞬時(shí)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(shí)帶寬越寬，測頻誤差越大。c.可測信號形式 現(xiàn)代雷達(dá)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（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

5、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(biāo)。d.同時(shí)信號分離能力 同時(shí)到達(dá)信號按照兩個(gè)脈沖前沿的時(shí)差分成兩類： 第1類同時(shí)到達(dá)信號：10ns 第2類同時(shí)到達(dá)信號：10ns120ns要求測頻接收機(jī)能夠?qū)ν瑫r(shí)到達(dá)信號的頻率分別進(jìn)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(jī)體制和接收機(jī)的噪聲電平有關(guān)。動態(tài)范圍是指保證測頻接收機(jī)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(qiáng)信號與弱信號的功率之比，也稱為噪聲限制動態(tài)范圍。瞬時(shí)動態(tài)范圍： 保證測頻精度條件下的強(qiáng)信號與寄生信號的功率之比。

6、現(xiàn)代測頻技術(shù)分類2. 典型的幾種測頻技術(shù)頻率搜索測頻技術(shù)1 搜索式超外差測頻技術(shù)的基本原理圖2 搜索式超外差接收機(jī)方框圖超外差接收機(jī)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(jìn)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(jìn)行后續(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(jī)被廣泛地應(yīng)用于各種電子戰(zhàn)接收機(jī)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(shí)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(guān)

7、系為： m,n 為整數(shù)，其中當(dāng)m=1, n=-1時(shí)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： 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(yù)選-本振統(tǒng)調(diào)、寬帶濾波-高中頻、鏡像抑制混頻器、 零中頻 3. 幾種典型超外差接收機(jī) a. 窄帶超外差接收機(jī) 采用微波預(yù)選器與本振通調(diào)，對每個(gè)分辨單元順序搜索。 射頻帶寬：2060MHz。 優(yōu)點(diǎn)：頻率分辨率高、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、輸出信號密度低、對信號處理要求低。缺點(diǎn)：截獲時(shí)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(jī) 瞬

8、時(shí)帶寬：100200MHz。優(yōu)點(diǎn)：能檢測頻率捷變、線性調(diào)頻、編碼信號；截獲時(shí)間縮短。 c. 寬帶預(yù)選超外差接收機(jī) 采用寬帶預(yù)選器和高中頻，擴(kuò)展瞬時(shí)帶寬。比相法測頻技術(shù)比相法測頻是一種寬帶、快速的測頻技術(shù)，也稱瞬時(shí)測頻技術(shù)（IFM）。1. 基本工作原理比相法通過延遲頻率變換成相位差，由寬帶微波相關(guān)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(fù)極性進(jìn)行信號頻率測量和編碼輸出的。圖4實(shí)用的微波鑒相器原理圖3. 主要技術(shù)參數(shù)不模糊帶寬：DF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

9、頻率截獲時(shí)間：脈沖重復(fù)周期靈敏度：40dBm 50dBm動態(tài)范圍：5060dB信道化測頻技術(shù) 信道化測頻技術(shù)是利用毗鄰的濾波器組對輸入信號進(jìn)行頻域?yàn)V波和檢測的測頻技術(shù)。主要采用模擬濾波器組和數(shù)字濾波器組實(shí)現(xiàn)，分別稱為模擬信道化測頻技術(shù)和數(shù)字信道化測頻技術(shù)。這里主要探討數(shù)字信道化測頻技術(shù)。1. 數(shù)字信道化測頻技術(shù)概述 信道化是將接收機(jī)帶寬劃分為若干個(gè)子信道，然后對每個(gè)子信道輸出分別進(jìn)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(guān)鍵處理就是濾波器組。因此，數(shù)字信道化可以看成一個(gè)數(shù)字濾波器組，它也可以看成有K個(gè)輸出口的網(wǎng)絡(luò)，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

10、載頻、到達(dá)時(shí)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(gè)共同輸入x(n)，若干個(gè)輸出端的一組濾波器，如圖5虛線框所示。圖中h(k)，k=O，1，Kl為第k個(gè)濾波器的沖擊響應(yīng)，這K個(gè)濾波器的功能是把寬帶信號s(n)分成K個(gè)子頻帶濾波輸出，覆蓋整個(gè)頻帶，因此，它們就構(gòu)成了一個(gè)信道化濾波器組。該濾波器組將整個(gè)無模糊采樣頻帶(復(fù)信號為0，fs，實(shí)信號為-fs2，fs2)劃分為若干個(gè)并行的信道輸出，使得信號無論何時(shí)在何信道出現(xiàn)，均能加以截獲，并進(jìn)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(shí)現(xiàn)數(shù)字信道化的關(guān)

11、鍵技術(shù)是如何設(shè)計(jì)符合要求的濾波器組。2. 數(shù)字信道化測頻原理設(shè)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=F頻帶無折疊其濾波器的配置方法如圖所示：圖6無重疊的頻帶分配方案b.信道之間相互重疊其濾波器的配置方法如圖所示：圖7疊l/3帶寬頻帶分配方案無論上述哪種信道分配方式，當(dāng)多個(gè)信號同時(shí)落入一個(gè)信道中時(shí)，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(shè)計(jì)時(shí)，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(jī)MATLAB仿真f=inputf1=10.9; %起始頻率f2=2*10.9; %終止頻率u=150*10.6; %帶寬Tf=1/30; %測頻周期Tr=0.005; %脈沖重復(fù)周期N=round(Tf/Tr); %脈沖數(shù)fi=zeros(1,N);n=1:1:N+1;fi(n)=f1+(n-1)*u;j=1;f=f*109;while j=fi(j)&f=fi(j+1) di