雷达对抗原理第2章对雷达信号的频率测量与频谱分析

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1、第2章对雷达信号的频率测量与频谱分析2.1概述2.2频率搜索测频技术2.3比相法测频技术2.4信道化测频技术2.5线性调频变换测频技术2.6声光变换测频技术2.7对雷达信号的时频分析技术2.1概述2.1.1频率测量和频谱分析的作用与主要技术指标1．频率测量与频谱分析的作用频率或频谱是电磁波信号的重要特征参数。雷达发射信号的频率或频谱不仅与其用途、功能和性能等有着非常密切的关系，而且与其采用的器件、电路和工艺技术等也都具有非常密切的关系。因此在雷达设计和研制完成以后，其频率和频谱特性的变化范围和变化能力是十分有限的。频率和频谱特性既是雷达的固有特征，也是相互之间

2、区别的重要依据。战场电磁频谱资源和装备的合理管控，也是充分发挥各种电磁信息资源能力的重要保证。精确测量雷达信号的频率和频谱，甚至能够区分同种、同批次雷达的不同个体。在当前的复杂电磁信号环境中，研究和发展快速、准确的雷达信号频率测量和频谱分析技术，对于雷达侦察信号分选、识别和辐射源检测、识别，以及引导干扰和反辐射攻击武器都具有非常重要的作用。对雷达信号的频率测量与频谱分析可以分为以下三种情况：(1)对单个射频脉冲的频率测量和频谱分析；(2)对给定时间内多个脉冲的频率测量和频谱分析；(3)对特定辐射源连续脉冲信号的频率测量和频谱分析。2．雷达侦察系统中信号频率和频

3、谱的定义对于式(1-2)所示的窄带信号，其频率的物理定义为其相位调制函数j(t)的时间变化率(2-1)它的二阶导数称为调频斜率，即(2-2)对于单载频射频脉冲信号，在其脉冲宽度τPW内,(2-3)相位编码调制的射频脉冲除了有限的相位跃变点以外，脉内其它时刻的频率同式(2-3)。线性调频脉冲的频率和调频斜率分别为(2-4)对于频率分集和频率编码调制的射频脉冲信号，可以看做是若干个子信号的合成，按照每一个子信号的存在时间，可以分别计算各自信号的频率和调频斜率。一般雷达对抗系统中要求测量的信号频率和调频斜率满足式(2-1)、(2-2)的定义。[t，t+τPW]时间内

4、出现的单个射频脉冲信号，其频谱一般定义为该信号的傅立叶变换：(2-5)对来自同一辐射源的m个射频脉冲的频谱定义为(2-6)式中,ti和τPW，i分别是第i个脉冲的到达时间和脉冲宽度。显然，分析的时间越长，对信号频谱分析的精度和分辨能力越高。3．频率测量与频谱分析的主要技术指标1)频率测量范围ΩRF、瞬时带宽ΔΩRF、频率分辨力Δf和频率测量精度δfΩRF是指测频系统最大可测的雷达信号频率范围；ΔΩRF是指任一瞬间最大可测的雷达信号频率范围；Δf是指其能够测量和区分两个同时不同频率信号间的最小频率差；δf是指频率测量值与频率真值之间的偏差。如果ΩRF=ΔΩRF，

5、则系统称为频率非搜索或瞬时宽开的测频系统，δf常用均值(系统误差)和均方根值(随机误差)表示。2)无模糊频谱分析范围ΩSF、频谱分辨力ΔfSF和频谱分析误差δfSFΩSF是指频谱分析系统最大可无模糊分析的信号频谱范围;ΔfSF是指输出相邻谱线的最小频率间隔;δfSF是指频谱分析值与频谱真值之间的偏差。3)测频与频谱分析灵敏度sfmin和测频与频谱分析的动态范围Dfsfmin是指频率测量和频谱分析系统正常工作(满足战术技术指标要求)时所需要的最小输入信号功率；Df为系统正常工作时允许的最大输入信号功率sfmax与最小输入信号功率sfmin之比(以分贝表示)：(2

6、-7)4)最小测频和频谱分析脉宽τfmin、测频时间tRF、频谱分析时间tSF和时频分辨力ΔtSFτfmin是指系统可以进行测频和频谱分析的最小输入信号脉宽；tRF是指从信号输入到输出测频结果所用的时间；tSF是指完成一次频谱分析所需要的时间；ΔtSF是指相邻两次频谱分析之间的最小时间间隔。5)频域截获概率PIF和频域截获时间TIFPIF是指在TIF时间内完成对给定信号频域测量任务的概率；TIF是指对给定信号的频域测量达到指定概率PIF所需要的时间，两者互为条件。6)对同时到达信号的频率测量和频谱分析能力　　对同时到达信号的频率测量和频谱分析能力是指在有两个

7、或两个以上不同频率的信号同时到达测频系统时，系统能够按照上述技术指标，同时测量和分析这些信号的能力和性能。　　除了上述主要技术指标外，还有可靠性、尺寸、重量、成本等。2.1.2频率测量和频谱分析技术的分类对雷达信号频率测量技术的基本分类如图2-1所示。对雷达信号频率的测量可以采用模拟接收机、数字接收机和模拟/数字混合接收机以及信号处理技术实现。一类测频技术是直接在频域进行的，包括搜索频率窗和毗邻频率窗。搜索频率窗为一可调谐中心频率的带通滤波器，其瞬时带宽ΔΩRF较小，通过ΔΩRF的通带中心频率在ΩRF内的调谐，选择和测量输入信号频率。毗邻频率窗为一组相邻的带

8、通滤波器{ΔΩRFi}i覆盖ΩRF。另