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1、第2章雷达信号频率的测量2.1概述2.2频率搜索接收机2.3比相法瞬时测频接收机2.4信道化接收机2.5压缩接收机2.6声光接收机2.1概述2.1.1雷达信号频率测量的重要性雷达侦察系统的使命在于确定敌方雷达的存在与否,并测定其各种特征参数。在雷达的各种特征参数中,频域参数是最重要的参数之一,它反映了雷达的功能和用途,雷达的频率捷变范围和谱宽是度量雷达抗干扰能力的重要指标。在现代电磁环境下,为了有效干扰,必须首先对信号进行分选和威胁识别,雷达的频率信息是信号分选和威胁识别的重要参数之一。雷达的频域参数包括载波频率、频谱和多普勒频率等。
2、本章只讨论对雷达信号载波频率的测量。2.1.2测频系统的主要技术指标1.测频时间测频时间是接收机从截获信号到输出测频结果所用的时间。对侦察接收机来说,一般要求瞬时测频(IFM)。对于脉冲信号来说,应在脉冲持续时间内完成测频任务,输出频率测量值fRF。为了实现这个目标,首先必须有宽的瞬时频带,如一个倍频程,甚至几个倍频程;其次要有高的处理速度,应采用快速信号处理。测频时间直接影响到侦察系统的截获概率和截获时间。截获概率是指在给定的时间内正确地发现和识别给定信号的概率。截获概率既与辐射源特性有关,也与电子侦察系统的性能有关。如果在任一时刻
3、接收空间都能与信号空间完全匹配,并能实时处理,就能获得全概率,即截获概率为1,这种接收机是理想的电子侦察接收机。实际的侦察接收机的截获概率均小于1。频域的截获概率,即通常所说的频率搜索概率。对于脉冲雷达信号来说,根据给定时间不同,可定义为单个脉冲搜索概率、脉冲群搜索概率以及在某一给定的搜索时间内的搜索概率。单个脉冲的频率搜索概率为(2―1)式中,Δfr为测频接收机的瞬时带宽;f2-f1为测频范围,即侦察频段。譬如Δfr=5MHz,f2-f1=1GHz,则PIF1=5×10-3,可见是很低的。若能在测频范围内实现瞬时测频,即Δfr=f2
4、-f1,于是PIF1=1。截获时间是指达到给定截获概率所需要的时间。它也与辐射源特性及侦察系统的性能有关。对于脉冲雷达信号来说,在满足侦察基本条件的情况下，若采用非搜索的瞬时测频,单个脉冲的截获时间tIF1≤Tr+tth(2―2)式中,Tr为脉冲重复周期;tth为电子侦察系统的通过时间,即信号从接收天线进入到终端设备输出所需要的时间。2.测频范围、瞬时带宽、频率分辨力和测频精度测频范围是指测频系统最大可测的雷达信号频率范围;瞬时带宽是指测频系统在任一瞬间可以测量的雷达信号频率范围;频率分辨力是测频系统所能分开的两个同时到达信号的最小频
5、率差。宽开式晶体视频接收机的瞬时带宽与测频范围相等,因此对单个脉冲的频率截获概率为1,可是频率分辨力却很低。而窄带扫频超外差接收机,瞬时带宽很窄,其频率分辨力等于瞬时带宽,对单个脉冲截获概率虽很低,但其频率分辨力却很高。可见,传统的测频接收机在频率截获概率和频率分辨力之间存在着矛盾。目前,信号环境中的信号日益密集、频率跳变的速度与范围越来越大,这就迫切要求研制新型的测频接收机,使之既在频域上宽开,截获概率高,又要保持较高的分辨力。测频误差是指测量得到的信号频率值与信号频率的真值之差,常用均值和方差来衡量测频误差的大小。按起因,可将测频
6、误差分为两类:系统误差和随机误差。系统误差是由测频系统元器件局限性等因素引起的,它通常反映在测频误差的均值上,通过校正可以减小;随机误差是噪声等随机因素引起的,它通常反映在测频误差的方差上,可以通过多次测量取平均值等统计方法减小。一般,把测频误差的均方根误差称为测频精度,测频误差越小,测频精度越高。对于传统的测频接收机,最大测频误差主要由瞬时频带Δfr决定,即(2―3)可见,瞬时带宽越宽,测频精度越低。对于超外差接收机来说,它的测频误差还与本振频率的稳定度、调谐特性的线性度以及调谐频率的滞后量等因素有关。3.测频的信号形式现代雷达的信
7、号种类很多,可分为两大类:脉冲信号和连续波信号。在脉冲信号中,有常规的低工作比的脉冲信号、高工作比的脉冲多普勒信号、重频抖动信号、各种编码信号以及各种扩谱信号;强信号频谱的旁瓣往往遮盖弱信号,引起频率测量模糊,使频率分辨力降低。对于扩谱信号,特别是宽脉冲线性调频信号的频率测量和频谱分析,不仅传统测频接收机无能为力,而且有些新的测频接收机也有困难,这有待于新型的数字化接收机来解决。允许的最小脉冲宽度τmin要尽量窄。被测信号的脉冲宽度上限通常对测频性能影响不大,而脉冲宽度的下限往往限制测频性能。脉冲宽度越窄,频谱越宽,频率模糊问题越严重
8、,截获概率和输出信噪比越小。4.同时到达信号的分离能力对于脉冲信号来说,两个以上的脉冲前沿严格对准的概率是很小的,因而理想的同时到达信号是没有实际意义的。这里所说的同时到达信号是指两个脉冲的前沿时差Δt<10ns或10n
