一、測頻系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

1、頻率測量范圍、瞬時帶寬、頻率分辨力、頻率測量精度

頻率測量范圍：是指測頻系統(tǒng)最大可測的雷達(dá)信號頻率范圍；

瞬時帶寬：是指測頻系統(tǒng)在任一瞬間可以測量的雷達(dá)信號頻率范圍；

頻率分辨力：是測頻系統(tǒng)所能分開的兩個同時到達(dá)信號的最小頻率差。（寬開式晶體視頻接收機的瞬時帶寬與測頻范圍相等，因此對單個脈沖的頻率截獲概率為1，可是頻率分辨力卻很低。而窄帶掃頻超外差接收機，瞬時帶寬很窄，其頻率分辨力等于瞬時帶寬，對單個脈沖截獲概率雖很低，但其頻率分辨力卻很高，可見，傳統(tǒng)的測頻接收機在頻率截獲概率和頻率分辨力之間存在著矛盾。目前，信號環(huán)境中的信號日益密集、頻率跳變的速度與范圍越來越大，這就迫切要求研制新型的測頻接收機，使之既在頻域上寬開，截獲概率高，又要保持較高的分辨力）。

測頻誤差：是指測量得到的信號頻率值與信號頻率的真值之差，常用均值和方差來衡量測頻誤差的大小。按起因，可將測頻誤差分為兩類:系統(tǒng)誤差和隨機誤差。系統(tǒng)誤差是由測頻系統(tǒng)元器件局限性等因素引起的，它通常反映在測頻誤差的均值上，通過校正可以減小；隨機誤差是噪聲等隨機因素引起的，它通常反映在測頻誤差的方差上，可以通過多次測量取平均值等統(tǒng)計方法減小。一般，把測頻誤差的均方根誤差稱為測頻精度，測頻誤差越小，測頻精度越高。對于傳統(tǒng)的測頻接收機，最大測頻誤差主要由瞬時頻帶Δfr決定，即

可見，瞬時帶寬越寬，測頻精度越低。對于超外差接收機來說，它的測頻誤差還與本振頻率的穩(wěn)定度、調(diào)諧特性的線性度以及調(diào)諧頻率的滯后量等因素有關(guān)。

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2、無模糊頻譜分析范圍、頻譜分辨力、頻譜分析誤差

無模糊頻譜分析范圍：是指頻譜分析系統(tǒng)最大可無模糊分析的信號頻譜范圍；

頻譜分辨力：是指輸出相鄰譜線的最小頻率間隔；

頻譜分析誤差：是指分析值與頻譜真值之間的誤差。

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3、靈敏度和動態(tài)范圍

靈敏度：是指頻率測量和頻譜分析系統(tǒng)正常工作時所需要的最小輸入信號功率，是測頻接收機檢測弱信號能力的象征。正確地發(fā)現(xiàn)信號是測量信號頻率的前提，要精確地測頻，特別是數(shù)字式精確測頻，被測信號必須比較干凈，即有足夠高的信噪比。如果接收機檢波前的增益足夠高，則靈敏度是由接收機前端器件的噪聲電平確定的，通常稱之為噪聲限制靈敏度。如果檢波器前的增益不夠高，則檢波器和視放的噪聲對接收機輸出端的信噪比影響較大，這時接收機的靈敏度稱為增益限制靈敏度。

動態(tài)范圍：是指在保證精確測頻條件下輸入信號功率的變化范圍。在測頻接收機中，被測信號的功率變化會影響測頻精度，信號過強會使測頻精度下降，過弱則被測信號信噪比低，也會使測頻精度降低。我們把這種強信號輸入功率和弱信號輸入功率之比稱為噪聲限制動態(tài)范圍。如果在強信號的作用下，測頻接收機內(nèi)部所產(chǎn)生的寄生信號遮蓋了同時到達(dá)的弱信號，這就會妨礙對弱信號的測頻。這時，強信號輸出功率與寄生信號的輸出功率之比稱為瞬時動態(tài)范圍。它的數(shù)值的大小，也是測頻接收機處理同時到達(dá)信號能力的一種量度。

4、最小測頻和頻譜分析脈寬、頻譜分析時間、時頻分辨力

最小測頻和頻譜分析脈寬：是指系統(tǒng)可以進(jìn)行測頻和頻譜分析的最小輸入信號脈寬；

頻譜分析時間：是指完成一次頻譜分析所需要的時間；

時頻分辨力：是指相鄰兩次頻譜分析之間的最小時間間隔。

5、測頻時間、頻域截獲概率、頻域截獲時間

測頻時間：是指信號輸入到輸出測頻結(jié)果所需要的時間；測頻時間是接收機從截獲信號到輸出測頻結(jié)果所用的時間。對偵察接收機來說,一般要求瞬時測頻。對于脈沖信號來說,應(yīng)在脈沖持續(xù)時間內(nèi)完成測頻任務(wù),輸出頻率測量值fRF。為了實現(xiàn)這個目標(biāo),首先必須有寬的瞬時頻帶,如一個倍頻程,甚至幾個倍頻程;其次要有高的處理速度,應(yīng)采用快速信號處理。測頻時間直接影響到偵察系統(tǒng)的截獲概率和截獲時間。

頻域截獲概率：是指在給定的時間內(nèi)正確地發(fā)現(xiàn)和識別給定信號的概率。截獲概率既與輻射源特性有關(guān)，也與電子偵察系統(tǒng)的性能有關(guān)。如果在任一時刻接收空間都能與信號空間完全匹配，并能實時處理，就能獲得全概率，即截獲概率為1，這種接收機是理想的電子偵察接收機。實際的偵察接收機的截獲概率均小于1。頻域的截獲概率，即通常所說的頻率搜索概率。對于脈沖雷達(dá)信號來說，根據(jù)給定時間不同，可定義為單個脈沖搜索概率、脈沖群搜索概率以及在某一給定的搜索時間內(nèi)的搜索概率。單個脈沖的頻率搜索概率為

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式中，Δfr為測頻接收機的瞬時帶寬；f2-f1為測頻范圍，即偵察頻段。譬如Δfr=5MHz，f2-f1=1GHz，則PIF1=5×10-3，可見是很低的。若能在測頻范圍內(nèi)實現(xiàn)瞬時測頻，即Δfr=f2-f1，于是PIF1=1。

頻域截獲時間：是指達(dá)到給定截獲概率所需要的時間。它也與輻射源特性及偵察系統(tǒng)的性能有關(guān)。對于脈沖雷達(dá)信號來說，在滿足偵察基本條件的情況下，若采用非搜索的瞬時測頻，單個脈沖的截獲時間

式中，Tr為脈沖重復(fù)周期；tth為電子偵察系統(tǒng)的通過時間，即信號從接收天線進(jìn)入到終端設(shè)備輸出所需要的時間。

6、對大同時到達(dá)信號的頻率測量和頻譜分析能力

對同時到達(dá)信號的頻率測量和頻譜分析能力是指在有兩個或者兩個以上不同頻率的信號同時到達(dá)測頻系統(tǒng)時，系統(tǒng)能夠按照指標(biāo)同時測量這些信號的能力和性能。

對于脈沖信號來說，兩個以上的脈沖前沿嚴(yán)格對準(zhǔn)的概率是很小的，因而理想的同時到達(dá)信號是沒有實際意義的。這里所說的同時到達(dá)信號是指兩個脈沖的前沿時差Δt<10ns或10ns<Δt<120ns，稱前者為第一類同時到達(dá)信號，后者為第二類同時到達(dá)信號。由于信號環(huán)境的日益密集，兩個以上信號在時域上重疊概率日益增大，這就要求測頻接收機能對同時到達(dá)信號的頻率進(jìn)行分別精確測量，而且不得丟失其中弱信號。

7、測頻的信號形式

現(xiàn)代雷達(dá)的信號種類很多，可分為兩大類：脈沖信號和連續(xù)波信號。在脈沖信號中，有常規(guī)的低工作比的脈沖信號、高工作比的脈沖多普勒信號、重頻抖動信號、各種編碼信號以及各種擴(kuò)譜信號；強信號頻譜的旁瓣往往遮蓋弱信號，引起頻率測量模糊，使頻率分辨力降低。對于擴(kuò)譜信號，特別是寬脈沖線性調(diào)頻信號的頻率測量和頻譜分析，不僅傳統(tǒng)測頻接收機無能為力，而且有些新的測頻接收機也有困難，這有待于新型的數(shù)字化接收機來解決。

允許的最小脈沖寬度τmin要盡量窄。被測信號的脈沖寬度上限通常對測頻性能影響不大,而脈沖寬度的下限往往限制測頻性能。脈沖寬度越窄，頻譜越寬，頻率模糊問題越嚴(yán)重，截獲概率和輸出信噪比越小。

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二、雷達(dá)信號測頻技術(shù)

對于雷達(dá)信號頻率測量技術(shù)的基本分類如下圖所示。

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對雷信號頻率的測量可以采用模擬接收機、數(shù)字接收機和模擬/數(shù)字混合接收機以及信號處理技術(shù)實現(xiàn)。

第一類測頻技術(shù)是直接在頻域進(jìn)行，叫頻域取樣法，其中包括搜索頻率窗和毗鄰頻率窗。

搜索頻率窗為搜索法測頻，是通過接收機的頻帶掃描，連續(xù)對頻域進(jìn)行取樣的，是一種順序測頻。其主要優(yōu)點是：原理簡單，技術(shù)成熟，設(shè)備緊湊。其嚴(yán)重缺點是頻率截獲率和頻率分辨力的矛盾難以解決。

毗鄰頻率窗為非搜索法測頻，較好地解決了截獲概率和頻率分辨力的矛盾，但為了獲得足夠高的頻率分辨力，須增加信道路數(shù)。現(xiàn)代集成技術(shù)的發(fā)展使信道化接收機得到了迅速推廣并具有較好的前景。

第二類測頻技術(shù)不是直接在頻域進(jìn)行的，是將信號頻率單調(diào)變換到相位、時間、空間等其它物理域（其中包括相關(guān)/卷積器和傅立葉變換），在通過對變換域信號的測量得到原信號頻率。這些方法的共同特點是：既能獲得寬瞬時帶寬，實現(xiàn)高截獲概率，又能獲得高頻率分辨力,較好地解決了截獲概率和頻率分辨力之間的矛盾。由于對信號的載波頻率的測量是在包絡(luò)檢波器之前進(jìn)行的,這就對器件的工作頻率和運算速度提出了苛刻要求。這類接收機主要包括用Chirp變換處理機構(gòu)成的壓縮接收機，用聲光互作用原理和空間傅立葉變換處理機構(gòu)成的聲光接收機，它們不僅解決了截獲概率和頻率分辨力之間的矛盾，而且對同時到達(dá)信號的分離能力很強。

在時域利用相關(guān)器或卷積器也可以構(gòu)成測頻接收機。其中利用微波相關(guān)器構(gòu)成的瞬時測頻接收機，成功地解決了瞬時測頻范圍和測頻精度之間的矛盾，使得傳統(tǒng)的測頻接收機大為遜色。由于能夠單脈沖測頻，故稱為瞬時測頻接收機。

隨著超高速大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字式接收機已經(jīng)成為可能。它通過對射頻信號的直接或間接采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，實現(xiàn)信號的存貯和再現(xiàn),能夠充分利用數(shù)字信號處理的優(yōu)點，盡可能多地提取信號的信息。比如，利用FFT算法組成的數(shù)字式快速傅立葉變換處理機構(gòu)成高性能測頻接收機，不僅能解決截獲概率和頻率分辨力之間的矛盾，對同時到達(dá)信號的濾波性能也很強，而且測頻精度很高，使用靈活。

三、雷達(dá)信號頻譜分析技術(shù)

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對雷達(dá)信號的頻譜分析主要采用數(shù)字接收機和信號處理技術(shù)實現(xiàn)，所以對雷達(dá)信號頻譜分析技術(shù)能力比較受采樣率和數(shù)字信號處理速率的影響。

下圖為雷達(dá)信號頻譜分析數(shù)字接收機的基本組成，接收天線收到的雷達(dá)信號經(jīng)過低噪聲放大器和帶通濾波器后送到混頻器，與頻率為fL的調(diào)諧本振信號混頻，輸出固定中頻頻率的基帶中頻信號，分別送到包絡(luò)檢波/對數(shù)視放電路和ADC采樣電路，最后送給數(shù)字信號機進(jìn)行調(diào)制分析。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【雷达对抗】频率测量与频谱分析-概述的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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