电子科技大学电子侦察接收机

电子战接收机ElectronicWarfareReceivers主要内容电子战接收机的要求和特性搜索式超外差接收机信道化接收机瞬时测频接收机（IFM）压缩接收机声光接收机数字接收机侦察接收机和通信/雷达接收机的区别通信接收机合作/半合作形式信号处理更有效侦察(EW)接收机非合作形式雷达侦察接收机PDW:包括载频、入射方向、脉冲宽度、脉冲幅度、脉冲到达的时间、脉内调制方式(独一无二的特性)侦察接收机的特点频率宽开方位宽开接收信号类型宽开电子战接收机信号环境频率范围宽通常信号频率范围:2GHzto18GHz低截获率(LPI)雷达控制雷达功率或者产生宽带信号(频谱展开)或者复杂调制的信号信号种类多雷达信号、通信信号、导航信号、测控信号、导弹引导信号（末制导雷达）等电子战接收机要求要求近似实时响应（电子对抗侦察与情报侦察的最大差异）输入信号范围处理同时达到信号电子战接收机应该同时考虑灵敏度与动态范围雷达侦察接收机的参数测量脉冲幅度(PA)脉冲宽度(PW)到达时间(TOA)载频(RF)到达角度(AOA)接收机的主要技术参数频率范围—接收机可接收与处理的信号的频率范围调制—接收机可接收并解调的信号调制带宽—接收机可以瞬时覆盖的频率范围大小灵敏度—接收机能收到并且仍可满足其它指标的最小信号动态范围—接收机能收到且仍可满足其它指标的最大信号与最小信号之差DOA精度—在给定的最小信号强度条件下，接收机系统能够确定的该信号的到达方位的精度。接收机的主要技术参数（续）CEP—以50％的概率包含辐射源位置的圆半径选择性—接收机在接收和处理所需信号时抑制无用信号的能力截获概率—接收机在特定时间内接收特定环境中特定信号的概率探测时间—首次到达接收机天线与产生适当的系统输出信号或数据之间的时间截获吞吐速率—能在特定时间内接收和处理的信号数测频接收机的分类雷达载频测量意义：截获雷达信号需要信号分选需要识别高威胁等级雷达需要引导干扰需要测频系统主要要求要进行实时处理：一般要求瞬时测频，在雷达脉冲持续时间内完成测频；具有宽的是瞬时频带（一个或多个倍频程—测频范围高端是低端的2倍）；信号处理实时性直接影响截获概率与截获时间；截获概率—给定时间内正确发现和识别给定信号的概率；截获时间—达到规定截获概率所需的时间；频域截获概率（频率搜索概率）—单个脉冲的频率搜索概率：瞬时带宽/测频范围100%脉冲截获概率所需时间：脉冲重复周期+信号天线输入到终端设备输出延迟时间；测频范围大：雷达工作频率范围0.3~40GHz；一般需要多部测频接收机分区覆盖测频；足够高的测频精度和频率分辨力：频率分辨力—测频系统能分开两个同时达到信号的最小频差搜索式测频接收机测频误差：瞬时带宽的一半搜索式测频接收机频率分辨力：瞬时带宽传统搜索式测频接收机无法解决截获概率和测频精度、频率分辨力之间的矛盾！足够高的灵敏度和动态范围：灵敏度—测频接收机检测微弱信号的能力动态范围—保证精确测频前提下，输入信号功率的允许变化范围。具有检测盒处理多种形式信号的能力对同时到达信号具有良好的分离能力频域取样频域变换频域顺序取样频域同时取样测频方法搜索式超外差接收机射频调谐晶体视放接收机多波道晶体视放接收机信道化接收机频率—相位变化频率—时间变化频率—空间变化频率—幅度变化比相法瞬时接收机（瞬时测频接收机）压缩接收机声光接收机多波段比幅接收机数字接收机频域取样法用一个或多个窄带带通滤波器工作于侦察频段内，当信号载频位于某个滤波器内输出超过门限，根据该滤波器中心频率确定载频测量值和测量误差；频域顺序取样—采用一个窄带滤波器侦察频段内来回搜索（搜索法测频）；频域同时取样—采用多个窄带滤波器覆盖整个侦察频段（非搜索法测频）；频域变化法非搜索法测频既能获得很宽的瞬时测频范围实现高截获概率，又能获得高频率分辨力，较好解决了截获概率与频率分辨力之间的矛盾。要求包络检波之前测频，处理复杂。频率搜索形式—连续搜索单程搜索和双程搜索时间图(a)单程搜索(b)双程搜索频率搜索形式—步进搜索采用等间隔逐步跳跃；每跳过一个接收机带宽，驻留时间内保证接收1~3个脉冲；信号频率密集阶段逐步跳跃，频率空白段大步跨过，保证截获概率，缩短搜索周期；搜索速度的选择（1）慢速可靠搜索1、雷达脉冲群存在期间，侦察接收机搜索完整个测频范围。搜索周期Tf,，脉冲群宽度τN，脉冲群内脉冲数ZN，脉冲重复周期Tr2、接收机扫过一个瞬时带宽的时间内，接收到的脉冲数要满足处理器和显示器所需的脉冲数Z。3、侦察频段必须满足：21rffrftTZTffNN=frTZT21NrZfffZ搜索速度的选择（2）快速可靠搜索1、脉冲宽度τ内，侦察接收机要搜索完整个频段。（实际一般不采用，用压缩接收机来完成）当外加信号时，接收机谐振系统需要一定的时间才能建立稳定的振荡。（接收机输出波形与频率搜索速度有很大关系）频率慢速搜索测频不能实现逐个脉冲测频，对于频率捷变雷达无法测频！电子战接收机的要求和特性搜索式超外差接收机信道化接收机瞬时测频接收机（IFM）压缩接收机声光接收机数字接收机中频放大器微波混频器微波预选器视频放大器检波器至处理机混频器本振RfLf搜索式超外差接收机工作原理搜索式超外差接收机原理图优点：简单、技术成熟、设备紧凑缺点：不能解决频率截获概率和频率分辨力的矛盾寄生信道干扰主信道——有用信号镜像干扰信道——干扰信号1,1,1,1,iLRSRLimRLifmfnfmnffffmnffff图2―3主信道与镜像信道的关系图寄生信道干扰的消除方法1、提高射频电路的选择性，抑制镜像信道；2、预选器和本振通调，实现单信道接收；3、采用零中频技术，使镜像信道与主信道重合，变成单一信道。在接收机中，用镜像抑制比dms来衡量混频器对镜像信道干扰的抑制能力。保持输入射频信号幅度不变，主信道输出的信号功率Pso与镜像信道输出的干扰功率Pmo之比称为镜像抑制比somsnoPdP几种典型的超外差接收机窄带超外差接收机—高频率分辨力、高灵敏度（瞬时带宽20~60MHz）宽带超外差接收机（瞬时带宽100~200MHz）—缩短搜索时间，可处理宽带雷达信号；宽带预选超外差接收机若采用宽带预选器和高中频，可以进一步扩展超外差接收机的瞬时带宽。超外差接收机特点1、用于中频比射频低，可得到很好的选择性和很高的放大量，因此它的灵敏度高，选择性好，动态范围大。2、由于中频信号完整地保留了射频信号的频率和相位信息，幅度失真小，能检测线性调频、相位编码等复杂信号。3、主要缺点：存在寄生信道干扰。频率顺序取样法——搜索法仅用一个窄带滤波器在侦察频段内来回搜索优点：简单、技术成熟、设备紧凑缺点：不能解决频率截获概率和频率分辨力的矛盾存在截获概率与频率分辨率的矛盾图2―4射频调谐晶体视频接收机原理图射频调谐晶体视频接收机电子战接收机的要求和特性搜索式超外差接收机信道化接收机瞬时测频接收机（IFM）压缩接收机声光接收机数字接收机不同频率信号通过滤波器组进行测频纯信道化接收机工作原理1...2m1第一本振组12...m212...m212...m2第二本振组门限检测判决编码频率粗分，改变本振，中放输出频率相同！判断哪一路波段有信号，得到频率波段码！频率精分路接收机频率分辨率：1、信道化接收机使一种高截获概率的接收机，直接从频域选择信号，避免时域重叠信号的干扰，抗干扰能力强。2、测频精度和频率分辨率只取决于信道频率分路器的单元宽度。3、由于它建立在超外差接收机上，灵敏度高，动态范围大。211niifffm频率折叠信道化接收机时分制信道化接收机与纯信道化接收机相比，增加一个取和电路，就为下一级省去了（M1-1）（M2-1）支路。信道化接收机存在的问题1、矩形脉冲的频谱为辛克函数，有主瓣，也有旁瓣。一个强信号可能同时在几个信道中过检测门限（频谱扩展现象）；还会出现强信号的旁瓣遮盖弱信号频谱主瓣的现象。解决方法主要是采用相邻通道信号幅度比较的办法。2、“兔耳”效应。当信道宽度窄,载频偏离滤波器中心较远时，由于滤波器的暂态响应，在脉冲前后沿处出现尖峰，形状像兔耳朵。使差分放大器、检测电路的触发紊乱。可以通过正确设计通带形状和边缘响应，脉宽积累和后续数字处理来解决。3、设备量较大频率同时取样法多个带通滤波器同时覆盖整个侦察范围，可实现单脉冲测频。特点：大的设备量换取高的频率分辨率频率变换法将信号载频变换为电压、电流、相位、时间和空间等物理量，进行间接测频。优点：1、很宽的测频范围，实现高截获概率。同时又能获得高的频率分别率。2、对单脉冲实现100％的截获，可瞬时测频。缺点：对变换器件和运算速度要求高因为测频在信号包络检波前，是对高频信号进行变换而完成测频。1、搜索体制的接收机无法从根本上解决截获概率与频率分辨率的矛盾。2、信道化接收机设备量大。解决方法：比相法瞬时测频接收机采用信号的自相关技术进行频率——相位变化，通过测相实现测频。电子战接收机的要求和特性搜索式超外差接收机信道化接收机瞬时测频接收机（IFM）压缩接收机声光接收机数字接收机瞬时测频接收机工作原理微波信号本质上为正弦波，其相位和载频、时间成正比！将同一信号分为两路经过不同的时延，两路输出信号的相位不同，相位差仅与延时和信号载频成正比，延时已知，通过测量相位差可间接测量出信号载频。实现载频-相位差变化的实用方法为微波鉴相器！瞬时测频接收机工作原理简单微波鉴相器T相移与频率成线性关系接收机的瞬时频带内最大相位差2π最大单值测频范围（大的测频范围：短延时）max122121sin(2)arctan2cos(2)2()21fTfTfTTffFffT图2―10一种常用的微波鉴相器这种实用的微波鉴相器输出一对正交量:22cossinIQUKAUKAUI与UQ的合成矢量为一极坐标表示的旋转矢量，其模为2IQUUjUKA其相角为2fT图2―11正交函数的合成矢量模拟式比相法瞬时测频接收机对输出的I、Q信号进行幅度采样，利用三角关系计算出相位的大小。将正交信号UI与UQ加到静电示波器的水平转板和垂直偏转板上。极性量化——数字式瞬时测频接收机将正交两路输出信号分别加到两个电压比较器上，输出正极性为逻辑“1”，负极性为逻辑“0”，这将3600范围（测频范围）分成4个区域，从而构成2比特量化器。在原来一对正交信号的基础上增加相移450的一对正交信号，将将3600范围（测频范围）分成8个区域，从而构成3比特量化器。再增加22.50和67.50两队正交信号，可构成4比特量化器。依次类推…….图2―124比特极性量化器波形和编码频率分辨率与相位分辨率的关系：2比特量化3比特量化4比特量化02222,22.5,125fTfFTFGfMH000904522.5（高的测频精度：长延时）功率分配器鉴相器I鉴相器III量化器I3比特量化器Ⅱ3比特输入T4TIQIQ编码两路鉴相器的并行运用数字式瞬时测频接收机既有测频范围ΔF的要求，又有频率分辨力Δf的要求，量化单元数定义：Fnf两路鉴相器量化器均为3比特，第二路迟延线长为第一路的4倍（即T1=T，T2=4T）。短迟延线支路单值测量，其输出码为频率的高位码，不模糊带宽ΔF=1/T。长迟延线增长到4倍，故在迟延线上有４个量化周期，每个周期量化成８个单元，共量化成32个单元。对于多路鉴相器，频率分辨力：324Ff11122mkmkFfnnTm为低位鉴相器支路的量化比特数；n为相邻支路鉴相器的迟延时间比，k为并行运用支路数图2―14第一类同时到达信号及其合成矢量时间上的差异可以忽略的同时到达信号为第一类同时达到信号，测量结果为其合信号。2122A