测频测向一体化接收机的设计与实现

雷达载频、雷达方位角是雷达信号的主要参数，精确、实时地测出雷达的载频、方位角，对分选识别雷达信号和对雷达的实时干扰十分有效。本文主要介绍了测频测向一体化接收机的研制目的和技术优势，论述了测频测向一体化接收机的工作原理以及相应的实现方式，通过与传统由一套测频系统加一套阵列测向系统构成的雷达侦察接收机相比，测频测向一体化接收机在体积、重量和性能上具有较好的优势。

【关键词】测频测向 雷达 干涉仪 信道化

1 引言

现代电子战中，面临密集、复杂和捷变的电子信号环境，雷达侦察系统必须全频段、全方位、实时准确、高分辨率地测量雷达信号的各项参数。传统的由一套测频系统加一套阵列测向系统构成的电子侦察设备日益复杂，并且难以满足现代电子战对侦察设备功能以及性能上的要求，迫切需要研制集成化、小型化、功能强大的适应现代电子战环境的新体制雷达侦察接收机，测频测向一体化接收机便是比较好的选择。

2 测频测向一体化接收机技术优势

在传统的由一套测频系统加一套阵列测向系统构成的雷达侦察设备中，大量微波器件的体积、重量和成本制约着技术的发展和场合的应用。特别是在某些特殊应用场合，如对小型化要求苛刻的弹载平台、机载平台、便携设备等，传统体制无论是体积或是重量上都有着先天不足，难以满足现代电子战对侦察设备的要求 。

而在测频测向一体化接收机中，随着高速模数转换器（ADC）采样芯片的出现，通过数字信道化体制实现频率和方位参数的测量，测频测向一体化接收机技术优势主要体现在如下几点：

（1）测频测向一体化设计中对雷达信号载频参数、方位角参数测量共用接收前端，减少了微波器件数量，更利于在小型化设备中使用，设备成本大为降低。

（2）测频测向一体化设计将对雷达信号载频参数、方位角参数、信号分选处理集成在一两块大规模可编程集成电路实现，更加有利于实现高速数据同步处理，提高系统实时性。

（3）测频测向一体化设计采用数字信道化技术，可以大幅提高电子战设备的运算复杂度和处理能力，提供更精确的测量参数，同时具有信号处理、数据存储与回放功能，满足日益发展的电子战领域需求。

3 测频测向一体化接收机系统组成及工作原理

3.1 测频测向一体化接收机系统组成

测频测向一体化接收机主要由测向天线阵列、四通道高灵敏度幅相一致性接收通道、校正/自检通道和数字信道化处理模块组成，系统组成框图如图1所示。

3.2 测频测向一体化接收机工作原理

如图1所示，ABCD天线均为平面螺旋天线，若辐射源的平面波自右至左到达，则A、C、D通道的天线与B通道基准天线之间的相位差依次增加。

测向天线阵接收到的信号经过四通道高灵敏度幅相一致性接收通道进行滤波、放大后，按照需要分别送到数字信道化处理模块；数字信道化处理模块对接收到的中频信号先进行高速A/D采样，然后利用高性能FPGA对信号进行信道化处理，完成脉内测频、数字鉴相、解相位模糊、信号类型识别、数据存储与回放，并将信号分选结果送给终端计算机；校正/自检通道通过四功分器将自检信号分为四路送给四个接收通道，用以检测各接收通道是否工作正常。

3.3 天线阵列

天线阵列包括4路平面螺旋天线，主要完成对入射信号的接收。

平面螺旋天线具有极宽的射频带宽和相当恒定的波束宽度，且具有圆极化性能。由于平面螺旋天线的相位中心在工作频带内均在天线面的同一平面上，因此具有较好的相位跟踪能力，天线单元间的相位一致性好，最适合干涉仪测向体制。

3.4 高灵敏度幅相一致性接收通道

由于是采用三基线干涉仪测向，因此共有4路高灵敏度幅相一致性接收通道，4路通道完全一样，选择其中一路通道进行分析。

高灵敏度幅相一致性接收通道主要由限幅器、定向耦合器、低噪声放大器、开关滤波器组、混频器、高中频带通滤波器、高中频放大器、中频放大器、中频带通滤波器和本振（各通道共用本振，以保证各通道间相位一致性）组成，接收通道主要组成框图如图2所示。

3.5 数字信道化处理模块

数字信道化处理模块主要由高速A/D采集电路和数字信道化处理电路组成。四路高速A/D将接收通道输出的中频信号转换成数字信号，送给FPGA进行数字信道化处理；数字信道化处理电路采用多通道数字接收、并行数据处理技术，中频信号在800MHz带宽内信道化处理完全数字实现，主要包括数字降速、16路数字信道化结构、CORDIC测量模块、信道监测、数字鉴相、相位差校正、测频及测向、PDW参数编码、数据存储与回放等。

实现时主要采用2片双路高速A/D变换器（ADC12D1800）、1片Altera公司的可编程逻辑电路FPGA（EP4SE360F35）、8片大容量NAND Flash（MT29F128G08C）存储阵列和1片TI公司DSP处理器（TMS320C6455）等组成。

4 工程样机测试结果

以测试L、S波段频率范围为例，本设计中测频测向一体化接收机在实验室条件下，成功实现各项指标，测频精度小于0.5MHz，测向精度小于0.8°，具有信号处理、数据存储和回放功能。

5 结束语

通过对测频测向一体化接收机的研制及对样机进行测试等相关工作，充分证明了这种测频测向一体化体制技术的可行性和技术优势。

测频测向一体化接收机与传统的由一套测频系统加一套阵列测向系统构成的雷达侦察接收机相比，通过测频测向一体化设计减少了接收机的体积和重量；采用数字信道化化技术，在高速、高精度和高实时性信号处理方面具有较好的优势；具有数据存储与回放功能，实现战场情报事后分析功能，满足日益发展的电子战领域需求；在目前硬件基础上，可以增加脉内分析功能，提高系统灵敏度和动态范围，从而使测频测向一体化接收机可以更好适应弹载、机载、便携等要求苛刻的电子对抗领域。

参考文献

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[2]李越岭，黎仁刚.一种小型数字化测向设备的研究[J].舰船电子对抗，2011，34（5）：114-117.

[3]赵国庆.雷达对抗原理[M].西安.西安电子科技大学出版社，1999.

[4]王巍.宽带信道化数字测频的设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学硕士论文，2010：20-23.

作者单位

桂林长海发展有限责任公司 广西壮族自治区桂林市 541001

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