西安电子科技大学雷达对抗原理第一次大作业.docx
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西安电子科技大学雷达对抗原理第一次大作业
雷达对抗原理大作业
学校：
西安电子科技大学
专业：
信息对抗
指导老师：
魏青
学号/学生：
雷达侦查中的测频介绍与仿真
如今，战争的现代水平空前提高，电子战渗透到战争的各个方面。
军事高技术的发展，使电子对抗的范围不断扩大，并逐步突破了原有的战役战斗范畴，扩展到整个战争领域。
海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争和最近的利比亚战争都表明，电子对抗在现代战争中有着极其重要的作用。
电子对抗不仅在战时大量使用，在和平时期侦察卫星、侦察飞机、侦察船和地面侦察站不停地监视着对方的电磁辐射，以探明阵地布置、军事集结和调动；也不断收集对方电磁设备的性能参数，以期在战前进行模拟的对抗试验，确保在战争中有效地压制对方的电子设备。
侦察是对抗的基础。
电子侦察的基本任务是截获、分析对方的辐射信号，测量信号的到达方向、频率、信号调制特性，最终目的是识别辐射源的属性，以便有针对性的对抗。
自电子对抗出现后的60多年来，电子技术的飞跃发展引起了雷达、通信、导航等技术的飞速发展。
使对电子侦察设备同时处理多信号的能力、快速反映能力及信号特征处理能力的要求是越来越高。
但是现在雷达参数的搜索变化，给信号的分选、识别带来很大困难。
所幸大多数辐射源是慢运动或固定的，
因此刹用到达角这一参数将来自很大空域内的辐射源进行分离，然后对各个辐射源分析，成了现代电子侦察的一个特点。
1.概述
图1典型雷达接收机原理框图
对雷达信号测频的重要性
载波频率是雷达的基本、重要特征，具有相对稳定性，使信号分选、识别、干扰的基本依据。
对雷达信号测频的主要技术指标
a. 测频时间
定义：
从信号到达至测频输出所需时间，是确定或随机的。
要求：
瞬时测频，即在雷达脉冲持续时间内完成载波频率测量。
重要性：
直接影响侦察系统的截获概率和截获时间。
频域截获概率:
即频率搜索概率，单个脉冲的频率搜索概率定义为
（Δfr测频接收机瞬时带宽，f2-f1是测频范围，即侦察频率范围）
截获时间:
达到给定的截获概率所需的时间，如果采用瞬时测频接收机，则单个脉冲的截获时间为
（其中Tr是脉冲重复周期，tth是侦察系统的通过时间）
b.测频范围、瞬时带宽、频率分辨力和测频精度
测频范围：
测频系统最大可测的雷达信号的频率范围；
瞬时带宽：
测频系统在任一瞬间可以测量的雷达信号的频率范围；
频率分辨力：
测频系统所能分开的两个同时到达信号的最小频率差；
测频精度：
把测频误差的均方根误差称为测频精度；
晶体视频接收机：
测频范围等于瞬时带宽，频率截获概率＝1，但频率分辨率很低，等于瞬时带宽。
窄带搜索接收机：
瞬时带宽很窄，频率截获概率很低，但频率分辨率很高。
最大测频误差为：
瞬时带宽越宽，测频误差越大。
c.可测信号形式
现代雷达信号可以分成脉冲和连续波。
脉冲信号：
低工作比脉冲信号、高工作比的脉冲多普勒信号、重频抖动和参差信号、编码信号、宽脉冲线性调频信号
（其中宽脉冲线性调频信号的测频比较困难）
测频系统允许的最窄脉宽尽可能窄、是否可以检测脉内频率调制等是其重要的指标。
d.同时信号分离能力
同时到达信号按照两个脉冲前沿的时差分成两类：
第1类同时到达信号：
<10ns
第2类同时到达信号：
10ns<<120ns
要求测频接收机能够对同时到达信号的频率分别进行精确的测定，而且不丢失其中的弱信号。
e.灵敏度和动态范围
灵敏度是保证正确的发现和测量信号的前提。
它域接收机体制和接收机的噪声电平有关。
动态范围是指保证测频接收机精确测频条件下信号功率的变化范围，它包括：
工作动态范围：
保证测频精度条件下的强信号与弱信号的功率之比，也称为噪声限制动态范围。
瞬时动态范围：
保证测频精度条件下的强信号与寄生信号的功率之比。
现代测频技术分类
2.典型的几种测频技术
频率搜索测频技术
1．搜索式超外差测频技术的基本原理
图2搜索式超外差接收机方框图
超外差接收机的工作原理是利用中放的高增益和优良的频率选择性特性，对本阵与输入信号变频后的中频进行检测和频率测量。
由于变频后的中频信号可以保留窄带输入信号中的各种调制信息，消除了变频前输入信号载频的巨大差异，便于进行后续的各种信号处理，特别是数字信号处理，因此超外差接收机被广泛地应用于各种电子战接收机中，频率搜索主要是对变频本阵的调谐和控制。
2．寄生信道及其消除方法
如果在混频器输入同时加入信号fR和本振信号fL,由于混频器的非线性作用，许多频率组合可以产生中频信号，其一般关系为：
m,n为整数，其中当m=1,n=-1时为主信道，m=-1,n=-1为镜像干扰，主信道和镜像信道示意如图：
主信道：
超外差
寄生信道：
m=1,n=-1除外
主要寄生信道：
镜像信道：
镜像抑制比：
提高镜像抑制的方法：
微波预选-本振统调、宽带滤波-高中频、镜像抑制混频器、零中频
3.几种典型超外差接收机
a.窄带超外差接收机
采用微波预选器与本振通调，对每个分辨单元顺序搜索。
射频带宽：
20～60MHz。
优点：
频率分辨率高、灵敏度高、抗干扰能力强、输出信号密度低、对信号处理要求低。
缺点：
截获时间长，截获概率低，不能检测频率捷变、线性调频、编码信号。
b.宽带超外差接收机
瞬时带宽：
100～200MHz。
优点：
能检测频率捷变、线性调频、编码信号；截获时间缩短。
c.宽带预选超外差接收机
采用宽带预选器和高中频，扩展瞬时带宽。
比相法测频技术
比相法测频是一种宽带、快速的测频技术，也称瞬时测频技术（IFM）。
1.基本工作原理
比相法通过延迟频率变换成相位差，由宽带微波相关器将相位差换成电压，再经信号处理，输出信号频率测量值。
图3比相法测频的基本电路图
2.极性量化法
极性量化法是根据鉴相输出信号的正负极性进行信号频率测量和编码输出的。
图4实用的微波鉴相器原理图
3.主要技术参数
不模糊带宽：
F倍频程或者更高
频率分辨率：
1～2MHz
测频精度：
1～2MHz
频率截获概率：
1
频率截获时间：
脉冲重复周期
灵敏度：
－40dBm~－50dBm
动态范围：
50～60dB
信道化测频技术
信道化测频技术是利用毗邻的滤波器组对输入信号进行频域滤波和检测的测频技术。
主要采用模拟滤波器组和数字滤波器组实现，分别称为模拟信道化测频技术和数字信道化测频技术。
这里主要探讨数字信道化测频技术。
1.数字信道化测频技术概述
信道化是将接收机带宽划分为若干个子信道，然后对每个子信道输出分别进行检测、分析，以确定信号是否存在和测量参数的方法，与其等效的关键处理就是滤波器组。
因此，数字信道化可以看成一个数字滤波器组，它也可以看成有K个输出口的网络，通过测量滤波器组的输出，可以确定输入脉冲信号的部分参数，比如载频、到达时间TOA、脉宽、脉冲幅度以等。
数字信道化原理框图，如下图5。
图5数字信道化原理方框图
所谓的数字滤波器组是指具有一个共同输入x（n），若干个输出端的一组滤波器，如图5虚线框所示。
图中h（k），k=O，1，⋯，K—l为第k个滤波器的冲击响应，这K个滤波器的功能是把宽带信号s（n）分成K个子频带滤波输出，覆盖整个频带，因此，它们就构成了一个信道化滤波器组。
该滤波器组将整个无模糊采样频带（复信号为[0，fs]，实信号为[-fs／2，fs／2]）划分为若干个并行的信道输出，使得信号无论何时在何信道出现，均能加以截获，并进行解调分析。
所以这种滤波器组信道化方法具备了全概率截获能力。
由此可见，实现数字信道化的关键技术是如何设计符合要求的滤波器组。
2.数字信道化测频原理
设各滤波器3dB带宽均为B，各信道中心频率为fo，m=0，l，⋯，M-1各信道带宽ΔF=fo，m-fo,m-1。
其中ΔF保持不变，改变带通滤波器的带宽可以得到不同的信道划分，主要有两种不同的滤波器配置方法：
无重叠的频带分配（图6）和有重叠的频带分配（图7）。
a.B=ΔF频带无折叠
其滤波器的配置方法如图所示：
图6无重叠的频带分配方案
b.信道之间相互重叠
其滤波器的配置方法如图所示：
图7叠l/3带宽频带分配方案
无论上述哪种信道分配方式，当多个信号同时落入一个信道中时，将无法把它们区分开，因此信道化的频率分辨率取决于各子信道带宽。
设计时，子信道的带宽越窄，频率分辨率和测频精度就越高，相反子信道的带宽越宽，频率分辨率和测频精度就越低。
频率搜索接收机MATLAB仿真
f=input
f1=10.^9;%起始频率
f2=2*10.^9;%终止频率
u=150*10.^6;%带宽
Tf=1/30;%测频周期
Tr=0.005;%脉冲重复周期
N=round（Tf/Tr）;%脉冲数
fi=zeros（1,N）;
n=1:
1:
N+1;
fi（n）=f1+（n-1）*u;
j=1;
f=f*10^9;
whilej<=N
iff>=fi（j）&f<=fi（j+1）
disp（输出frequencyis（Hz）'）;
f=（fi（j）+fi（j+1））/2
break;
elsej=j+1;
end
ifj==N+1
disp（不在测频范围内'）;
end
end
仿真结果：
总结：
通过这次大作业让我知道并了解了在雷达侦察中的测频方法，以及其原理。
但依然发现许多不足之处，在程序编写方面有所欠缺，以后应该多加练习，熟悉MATLAB的运用等等。
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