雷达信号监测

3、对雷达信号频率的测量
3.1 测频技术分类 模拟测频技术 频域滤波法（直接测量法） 频域滤波法（直接测量法） 搜索频率窗（搜索超外差、射频调谐检波接收机） 搜索频率窗（搜索超外差、射频调谐检波接收机） 毗邻频率窗（多波道、信道化接收机 接收机） 毗邻频率窗（多波道、信道化接收机） 频域变换法（间接测量法） 频域变换法（间接测量法） 频率-相位变换（比相法IFM接收机） IFM接收机 频率-相位变换（比相法IFM接收机） 数字测频技术 频域滤波法 搜索频率窗（加窗DFT STFT） DFT、 搜索频率窗（加窗DFT、STFT） 毗邻频率窗/数字信道化（加窗FFT MFFT、周期谱分析） FFT、 毗邻频率窗/数字信道化（加窗FFT、MFFT、周期谱分析） 过零检测 频域变换法 频率-相位变换（瞬时相位差分算法） 频率-相位变换（瞬时相位差分算法）
雷达发射天线 雷达发射机
2、雷达信号监测的基本原理
雷达信号监测设备的基本组成与工作原理
宽带宽波束测量天线
300MHz~18GHz 300MHz~18GHz
宽带测向天线阵列 LO组 LO组
20~200MHz
LNA/BPF/DIV
2GHz
LNA/BPF/MIX阵列 LNA/BPF/MIX阵列
20~200MHz
监测基本条件
1、监测接收机收到的雷达发射信号功率高于 监测系统灵敏度 监测系统灵敏度 主瓣监测： 主瓣监测：只有雷达天线主瓣指向才能满足灵敏度 旁瓣监测： 旁瓣监测：雷达天线任意旁瓣指向均可满足灵敏度 2、雷达信号调制参数属于监测处理能力范围内 电波极化位于监测天线极化范围内 频谱位于监测系统瞬时带宽范围内 信号出现和持续时间位于监测系统工作和反应时间内 3、监测接收机能够适应其所在的信号环境 适应工作范围内出现的信号流密度 适应工作范围内 工作范围内同时出现的多个不同信号 适应工作范围内同时出现的多个不同信号
雷达信号环境是指： 雷达信号环境是指：所在空间内能够进入监测系统的各种雷达辐射信号
Ω = ∪ sei (t )
i
其中 sei (t ) 表示第i 个辐射源的信号。既取决于所在环境中客观存在的雷达数量、位置、工作 个辐射源的信号。既取决于所在环境中客观存在的雷达数量、位置、 状态和辐射信号参数，也取决于监测系统自身对各种电磁信号的选择能力。 状态和辐射信号参数，也取决于监测系统自身对各种电磁信号的选择能力。
Θ = ΩS ∩ΩP ∩ΩF ∩Ωt ∩ΩM
Hale Waihona Puke ()1、雷达信号环境
特点
雷达数量大，分布范围大，频谱和时间占用率高，在时间、空间、频谱、极化、 1. 雷达数量大，分布范围大，频谱和时间占用率高，在时间、空间、频谱、极化、 调制等多维空间严重交叠；信号参数变化范围大、变化速度快。 调制等多维空间严重交叠；信号参数变化范围大、变化速度快。 2. 雷达监测系统的工作瞬时视野大，瞬时带宽大，正交线极化或圆极化，测频/测向 雷达监测系统的工作瞬时视野大，瞬时带宽大，正交线极化或圆极化，测频/ 测时/调制分析的要求越来越高，密集多信号同时、快速、 /测时/调制分析的要求越来越高，密集多信号同时、快速、非匹配接收和处理 的难度大，对先验信息的的需求时分迫切。 的难度大，对先验信息的的需求时分迫切。 3. 连续波与脉冲信号并存，以脉冲类信号为主，存在时间很短，如果不能及时捕获 连续波与脉冲信号并存，以脉冲类信号为主， 存在时间很短， 则不能监视，如果捕获不完整则影响参数测量和监视质量。 则不能监视，如果捕获不完整则影响参数测量和监视质量。对连续波取脉冲斩 波后处理。 波后处理。
f L (t1 ) = 1235 MHz + 100 MHz − 20 MHz 2 = 1325 MHz
3.2
搜索方式
搜索式超外差测频
频率慢可靠搜索（对机扫雷达） 频率慢可靠搜索（对机扫雷达） 在雷达波束照射时间 T s 内搜索全频段 ∆F ，在接收带宽 ∆f R 驻留时间内收到足 够(z个)的雷达脉冲 θ ∆f
发展
1. 2. MIMO技术（空间/频谱/极化/波形分集的雷达技术） MIMO技术（空间/频谱/极化/波形分集的雷达技术） 技术 LPI技术（空间/频谱/极化/时间/能量反监测技术） LPI技术（空间/频谱/极化/时间/能量反监测技术） 技术
2、雷达信号监测的基本原理
基本原理
监测接收机 监测接收天线
• 监测系统的选择能力表现为： 监测系统的选择能力表现为：
♦ 空间位置选择能力： Ω S = [α min ,α max ] ⊗ [β min , β max ] ⊗ Rrs 空间位置选择能力： Rrs = 4.12 he + hr km 分别是监测系统工作的瞬时方位、 分别是监测系统工作的瞬时方位、仰角视场和直视距离条件 极化选择能力： ♦ 极化选择能力： Ω P 监测系统通常采用正交双线性极化 监测信号极化）或圆极化（不监测信号极化）， 系统通常采用正交双线性极化（ ），不匹配 监测系统通常采用正交双线性极化（监测信号极化）或圆极化（不监测信号极化），不匹配 时有损失3dB 时有损失 Ω F ∩ Ω E = [ f min , f max ] ⊗ smin ( f ) 频谱与能量选择能力： ♦ 频谱与能量选择能力：smin ( f ) 它们分别是监测系统的瞬时带宽和该带宽内的灵敏度。大部分监测系统具有宽（低灵敏度， 它们分别是监测系统的瞬时带宽和该带宽内的灵敏度。大部分监测系统具有宽（低灵敏度， 主瓣监测）、 ）、窄 高灵敏度，旁瓣监测）两种瞬时带宽， 主瓣监测）、窄（高灵敏度，旁瓣监测）两种瞬时带宽，宽带至少覆盖一个有用信号的频谱 范围，但测量精度和分辨能力较低，可用于引导窄带的中心频率； 范围，但测量精度和分辨能力较低，可用于引导窄带的中心频率；窄带用于对特定信号的精 确分析和识别处理。 确分析和识别处理。 时间选择能力： ♦ 时间选择能力： Ω t 典型的监测系统具有全部时间监测能力，随时可以接收和处理入射信号。 典型的监测系统具有全部时间监测能力，随时可以接收和处理入射信号。但是某些系统和技 术不具备对同时多信号的监测能力，同时存在多信号时会发生信号丢失、 术不具备对同时多信号的监测能力，同时存在多信号时会发生信号丢失、处理错误或精度降 低等多种情况。将在具体技术细节中进行讨论。 低等多种情况。将在具体技术细节中进行讨论。 调制分析能力： ♦ 调制分析能力： Ω M 大部分监测系统都具有较明确的作战对象以及它们的电磁信号调制方式和参数范围， 大部分监测系统都具有较明确的作战对象以及它们的电磁信号调制方式和参数范围，由此构 成监测系统设计和使用的基本依据。如果电磁信号的调制超出了预定的范围， 成监测系统设计和使用的基本依据。如果电磁信号的调制超出了预定的范围，很可能造成监 测系统的漏检和处理错误。因此监测系统需要不断地了解和掌握监测对象的技术发展动态， 测系统的漏检和处理错误。因此监测系统需要不断地了解和掌握监测对象的技术发展动态， 随时更新自己的调制选择能力。 随时更新自己的调制选择能力。
宽带信号检测 与测量接收机
f/TOA/PW/PA
窄带信号检测 与分析接收机
∆f MP
BPF/AMP/ADC阵列 BPF/AMP/ADC阵列 与测向信号处理机
α/β
辐射源检测、识别、参数估计、系统接口、 辐射源检测、识别、参数估计、系统接口、显示控制等综合信号处理机 数据保存、记录、分发、 数据保存、记录、分发、显示等装置 图1 监测设备的基本组成
中频 100 MHz 中频带宽 20MHz
举例 本振扫描 f L (t ) = 1GHz + (1GHz / s ) × t
输入频率 1235 MHz 解得
f L (t 2 ) = 1235 MHz + 100 MHz + 20 MHz 2 = 1345 MHz ˆ f = (1325 MHz + 1345 MHz ) / 2 − 100 MHz = 1235 MHz
T f ≤ Ts = T A
2、雷达信号监测的基本原理
1.宽带宽波束测量天线 在宽频带（0.3∼40GHz） 大视场（360°×85° 内高概率（主瓣100% °×85 100%） 1.宽带宽波束测量天线 在宽频带（0.3∼40GHz）/大视场（360°×85°）内高概率（主瓣100%）截获辐 射信号 选择当前信号频带，放大弱小信号， 2.BPF/LNA/DIV 选择当前信号频带，放大弱小信号，粗/精信号接收处理分路 3.宽带信号检测与测量接收机 典型瞬时带宽2GHz 灵敏度-60∼ 80dBm，测量信号f/TOA/PW/PA 2GHz， f/TOA/PW/PA， 3.宽带信号检测与测量接收机 典型瞬时带宽2GHz，灵敏度-60∼-80dBm，测量信号f/TOA/PW/PA， 形成连续的PDW PDW输出 形成连续的PDW输出 4.窄带信号监测与分析接收机 根据本振组设置，检测和分析指定中心频率、 4.窄带信号监测与分析接收机 根据本振组设置，检测和分析指定中心频率、典型带宽 20∼200MHz（覆盖一个雷达脉冲的瞬时带宽）内的雷达信号，得到该信号的脉内调制类型M和 20∼200MHz（覆盖一个雷达脉冲的瞬时带宽）内的雷达信号，得到该信号的脉内调制类型M 带宽∆ 带宽∆f等 5.信号处理机 根据雷达信号的先验数据和知识， PDW中分离可能属于某一部雷达发射信号的序列 中分离可能属于某一部雷达发射信号的序列， 5.信号处理机 根据雷达信号的先验数据和知识，从PDW中分离可能属于某一部雷达发射信号的序列， 完成PDW的进一步分选。初步判决雷达辐射源是否存在，如果需要详细分析和确认， PDW的进一步分选 完成PDW的进一步分选。初步判决雷达辐射源是否存在，如果需要详细分析和确认，则设置 窄带分析接收机的本振组，得到M 等准确信息；启用和完成辐射源方向的测量， 窄带分析接收机的本振组，得到M、f、∆f等准确信息；启用和完成辐射源方向的测量，最终 确认该雷达的存在、当前的工作状态和工作参数、方向和位置等信息。 确认该雷达的存在、当前的工作状态和工作参数、方向和位置等信息。结果提交各相关设备 6.本振组 在信号处理机设置下，提供窄带信号检测与分析、测向接收机的变频本振 6.本振组 在信号处理机设置下，提供窄带信号检测与分析、 7.宽带测向天线阵 提供辐射信号的相对振幅、相位、 7.宽带测向天线阵 提供辐射信号的相对振幅、相位、时间 8.LNA/BPF/MIX阵列 放大小信号，将特定中心频率和带宽的信号滤波、 8.LNA/BPF/MIX阵列 放大小信号，将特定中心频率和带宽的信号滤波、变频到固定中频 9.BPF/AMP/ADC/测向信号处理机 对中频信号滤波、放大、量化，测量各路信号幅度/相位/时间差， 9.BPF/AMP/ADC/测向信号处理机 对中频信号滤波、放大、量化，测量各路信号幅度/相位/时间差， 输出辐射源方位和仰角α,β（一般只测方位） 输出辐射源方位和仰角α 一般只测方位）