通信對(duì)抗原理(馮小平)全書第3章

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1、第3章通信信號(hào)的測(cè)向與定位3.1測(cè)向與定位概述3.2測(cè)向天線3.3振幅法測(cè)向3.4相位法測(cè)向3.5相關(guān)干涉儀測(cè)向3.6多普勒測(cè)向3.7到達(dá)時(shí)差測(cè)向3.8空間譜估計(jì)測(cè)向3.9通信輻射源定位習(xí)題無線電測(cè)向和定位就是確定通信輻射源的來波方向和位置。對(duì)通信信號(hào)的測(cè)向和定位既是通信對(duì)抗系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)重要和相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)領(lǐng)域，也是通信偵察系統(tǒng)的重要組成部分。本章重點(diǎn)討論通信信號(hào)測(cè)向定位的基本原理和方法。3.1測(cè)向與定位概述3.1.1通信輻射源測(cè)向系統(tǒng)組成通信測(cè)向系統(tǒng)包括測(cè)向天線、接收機(jī)、處理器、控制器和顯示器等設(shè)備。其基本組成如圖3.1-1所示。

2、測(cè)向天線接收空間的電磁信號(hào)，在少數(shù)情況下，測(cè)向天線由單個(gè)天線構(gòu)成。在大多數(shù)情況下，測(cè)向天線由在空間按照一定規(guī)律排列的多個(gè)天線陣元構(gòu)成，根據(jù)不同的測(cè)向方法，這些天線陣元形成不同的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)向系統(tǒng)的要求。測(cè)向接收機(jī)的主要功能是對(duì)天線系統(tǒng)送來的信號(hào)進(jìn)行選擇和放大，為隨后的測(cè)向處理提供幅度特性和相位特性合適的中頻信號(hào)。根據(jù)測(cè)向方法的不同，測(cè)向接收機(jī)可以采用單信道和多信道的接收機(jī)。圖3.1-1通信測(cè)向設(shè)備的基本組成測(cè)向處理、控制及顯示單元的主要功能是對(duì)測(cè)向接收機(jī)送來的含有方位信息的測(cè)向信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)(ADC)變換、處理和運(yùn)算，從信號(hào)中提取方位信

3、息，并對(duì)測(cè)向結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示或打印輸出。它的另一功能是控制測(cè)向設(shè)備各組成部分(測(cè)向天線、接收機(jī)、測(cè)向處理顯示器、輸出接口等)協(xié)調(diào)工作，例如測(cè)向天線的陣元轉(zhuǎn)換、接收機(jī)本振及信道的控制、測(cè)向工作方式的選擇、測(cè)向速度及其他工作參數(shù)的設(shè)置、測(cè)向設(shè)備的校準(zhǔn)以及測(cè)向結(jié)果的輸出等均由測(cè)向處理控制顯示單元來控制。　測(cè)向處理部分的具體工作原理和工作過程因測(cè)向設(shè)備的不同而不同，對(duì)此我們將在后面的有關(guān)章節(jié)中作相應(yīng)介紹。3.1.2通信測(cè)向和定位技術(shù)分類通信測(cè)向和定位系統(tǒng)的分類比較復(fù)雜，它可以按照工作頻段、運(yùn)載平臺(tái)和工作原理等進(jìn)行分類。由于通信信號(hào)的來波方向

4、可以從信號(hào)的幅度、相位、多普勒頻移、到達(dá)時(shí)間等參數(shù)中獲得，因此我們按照工作原理將測(cè)向方法分為振幅法、相位法、多普勒法、到達(dá)時(shí)差法等測(cè)向方法。(1)振幅法測(cè)向。根據(jù)測(cè)向天線陣列各陣元(單元天線)感應(yīng)來波信號(hào)后輸出信號(hào)的幅度大小，即利用天線各陣元的直接幅度響應(yīng)或者比較幅度響應(yīng)，測(cè)得來波到達(dá)方向的方法稱為振幅法測(cè)向，也稱幅度法測(cè)向。(2)相位法測(cè)向。根據(jù)測(cè)向天線陣列各陣元之間的相位差，測(cè)定來波到達(dá)方向的方法稱為相位法測(cè)向。如相位干涉儀測(cè)向、多普勒和準(zhǔn)多普勒測(cè)向技術(shù)等。(3)多普勒法測(cè)向。利用測(cè)向天線自身以一定的速度旋轉(zhuǎn)引起的接收信號(hào)附加多普

5、勒調(diào)制進(jìn)行測(cè)向的方法，稱為多普勒法測(cè)向。多普勒法測(cè)向本質(zhì)上屬于相位法測(cè)向。(4)時(shí)差測(cè)向。根據(jù)測(cè)得的來波信號(hào)到達(dá)測(cè)向天線陣列中兩個(gè)或兩個(gè)以上不同位置的陣元的時(shí)間差來測(cè)定來波到達(dá)方向的方法稱為到達(dá)時(shí)間差測(cè)向，簡(jiǎn)稱時(shí)差測(cè)向。(5)空間譜估計(jì)測(cè)向技術(shù)。空間譜估計(jì)測(cè)向是將測(cè)向天線陣列接收的信號(hào)分解為信號(hào)與噪聲兩個(gè)子空間，利用來波方向構(gòu)成的矢量與噪聲子空間正交的特性測(cè)向。無源定位是在通信測(cè)向的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因而利用測(cè)向的結(jié)果進(jìn)行定位計(jì)算或估計(jì)是最經(jīng)典和最成熟的定位技術(shù)，稱為測(cè)向定位法。后來，隨著各種測(cè)向和定位技術(shù)的開發(fā)及利用，時(shí)差定位、多普勒頻

6、移定位、測(cè)向和頻差以及時(shí)差和頻差的聯(lián)合定位也逐步發(fā)展并進(jìn)入了實(shí)用階段。3.1.3通信測(cè)向和定位設(shè)備的主要指標(biāo)測(cè)向和定位設(shè)備在電性能、物理性能、環(huán)境和使用要求及接口功能等多方面都有嚴(yán)格的指標(biāo)要求。本節(jié)主要討論測(cè)向和定位設(shè)備在電性能方面的主要指標(biāo)。(1)工作頻率范圍。工作頻率范圍是指通信測(cè)向和定位系統(tǒng)的工作頻率范圍。例如，短波測(cè)向設(shè)備的工作頻率范圍通常為1.5～30MHz；超短波測(cè)向設(shè)備的工作頻率范圍目前多數(shù)為20～1000MHz或30～1000MHz。(2)測(cè)向范圍。測(cè)向范圍是指通信測(cè)向和定位系統(tǒng)的可測(cè)向的空域范圍。如方位全向工作、

7、半向工作或者部分方向測(cè)向等。(3)瞬時(shí)處理帶寬。當(dāng)要求能對(duì)短持續(xù)時(shí)間信號(hào)(如短脈沖、跳頻信號(hào))進(jìn)行測(cè)向或定位時(shí)，為了保證測(cè)向或定位反應(yīng)時(shí)間能適應(yīng)對(duì)短持續(xù)時(shí)間信號(hào)搜索截獲和采樣方面的要求，對(duì)測(cè)向或定位設(shè)備的瞬時(shí)射頻帶寬和處理帶寬(例如常用的FFT處理帶寬)提出了相應(yīng)的要求。通常測(cè)向或定位處理器的瞬時(shí)處理帶寬決定了測(cè)向或定位設(shè)備的瞬時(shí)射頻帶寬。(4)測(cè)向和定位誤差。測(cè)向和定位誤差包括測(cè)向和定位準(zhǔn)確度、測(cè)向和定位精度等指標(biāo)。①測(cè)向誤差。測(cè)向誤差表示在一定的來波信號(hào)強(qiáng)度下測(cè)向設(shè)備測(cè)得的目標(biāo)方位角與其真實(shí)方位角之差的統(tǒng)計(jì)值，這是測(cè)向設(shè)備最重要的指

8、標(biāo)。通常，這一指標(biāo)有兩種表述方式。(a)設(shè)備測(cè)向誤差：表示不包含測(cè)向天線的基本測(cè)向設(shè)備的測(cè)向誤差。由于不涉及測(cè)向天線，不存在場(chǎng)地和周圍環(huán)境的影響，因此這一誤差很小，一般測(cè)向設(shè)備