一种毫米波高灵敏度雷达侦察技术研究

舰船电子对抗

SHIPBOARD ELECTRONIC COUNTERMEASURE

V〇1.41N〇.2

Apr.2018

一种毫米波高灵敏度雷达侦察技术研究

赵

玉

，徐海洋，邵文建

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏扬州225101)

摘要：分析了模拟多波束测向、数字多波束测向和干涉仪测向，给出了一种基于模拟多波束测向的毫米波

高灵敏度侦察技术，阐述了该技术的总体设计和工作流程，对其天线阵、微波接收前端等进行详细描述，最终通过技 术分析给出了一种基于该技术的侦察系统的灵敏度和测向精度指标。

关键词：高灵敏度；毫米波;侦察技术

中图分类号：TN957 文献标识码：A

文章编号：CN32-1413(2018)02-0027-05

D01：10.126/j.cnki.jcdzdk.2018.02.006

Research into A Reconnaissance Technology of High Sensitivity

Millimeter Wave Radar

ZHAO Yu,XU Hai-yang,SHAO Wen-jian

(The 723 Institue of CSIC, Yangzhou 225101,China)

Abstract：This paper analyzes analog multi-beam direction-finding(DF) system, digital multi-beam

DF system and interferemeter DF system, and proposes a high sensitivity millimter wave recon­naissance technique based on analog multi-beam direction-finding system, expounds the overall de­sign and working flow of the technology, detailedly describes the antenna array and microwave re­ceiving froe-end, etc.’finally gives the sensitivity and DF precision index of reconnaissance system based on the technology through technical analysis.

Key@ords:high sensitivity;millimeterwaves;reconnaissance technology

0

引言

目前采用毫米波制导的导引头越来越多，常见

1雷达侦察技术

技

要

对

的

的有“长弓海尔法”低空导弹、AGM-65导弹等[1]，近 年来随着毫米波低截获导引头技术的发展，其对舰 船等目标的威胁越来越大，需要发展毫米波高灵敏 度侦察设备对其进行先期预警，以便引导毫米波干 扰设备进行有效干扰。目前毫米波频段雷达侦察装 置的灵敏度普遍不高，不能满足对低截获导引头侦 察距离的需求，因此需要研究毫米波高灵敏度雷达 侦察技术。本文介绍一种适用于实际装备的毫米波 高灵敏度雷达侦察技术。

截获、测量、分选与识别。为实现该技术，其常见的 雷达侦察装置主要由天线、微波接收、参数测量、信 号分选与识别和电源等部分组成，根据所采用的侦 察测向、测频的不同，各部分的组成也有很大差 异。常用的雷达侦察测向有多波朿比幅测向、 干涉仪比相测向等，测频有宽开瞬时测频、单比 特测频以及信道化测频等。1.1

模拟多波束比幅测向侦察技术

常见的模拟多波朿比幅测向技术的系统组成如 图1所示，主要包括多波朿测向天线、测频天线、微 波变频、对数视频检波放大、瞬时测频接收机、多波

收稿日期：

2017-12 -28

28舰船电子对抗

第41卷

束比幅测向接收机以及后端的分析识别部分。其中 线

以为

机

，也可以采用

测频

的天线。机或数字信

，送触

机测向，测频接收

机

瞬时测频 道化测频

机可以用单

脉冲描述字（PZD)送后端分选识别处理。该技术

具有成熟度高、设备量适中、环境使用 点，其主要缺点

度受限于测频支路的

度一般在，其 求；采用单

，对于

等〔

。其基本工作流程为'则频接 幅测向

度。如采用瞬时测频技术测频， 一60dBm以下；采用数字信道 1GHz，不满足频率宽 频，则灵敏度可达到一 70dBm 的

波

\" 不

达到一75dBm，但是其工作瞬时带宽

收机从测频天线支路检测 波门，启动多波 机测量 的视频

的载频、脉宽、幅度等参数，测向 ，进行方位参数并最终形成

度可一般为

测低截

端测向天线支路经对数视频检波放大处理后

辐射源

求。

图1

1.2

数字多波束比幅测向侦察技术

模拟多波束比幅测向技术组成示意图

部分组成。其显著优点为可以实现高灵敏度侦察， 灵敏度可以达到一100dBm以上，但该侦察存 在技

、设备量大、成本高等缺点，且瞬时工作

带宽不超过1GHz—般为几十MHz到几百MHz。

通常数字多波束比幅测向的系统组成如图2所 示，主要有 频、数字波

线、波

及馈电、滤波放大变

成（DBF)和参数测量a分析识别等

图2数字多波束比幅测向技术组成示意图

1.3干涉仪比相测向侦察技术

干涉仪测向技术由于其设备量小且具有高测向 精度，使其在电子 测量

的幅度或者

中有着重要意义）]，它 位等信息从而 中有同时

过的，尤其的测

经第1节的分析比较可以看出，适合实现毫米 波高 技

波

度

的为多波束比幅测向技术，波高

度

。

到

设备量、成本等因素，通常采用模拟多波

技术的工作原理框

幅测向

部分组成。

\"一种高灵敏度亳米波侦察技术

来波方向）]。虽然它在设备量、测向速度等方面有 其自身的优势，

在多径传输时，基于干涉仪测向

于 技 的4所示，即测

变

测向信号经

向方法往往会造成方位增批现象，另外受限于天线

等因素，灵敏度难以提升。通常数字多波束比 幅测向

组成

#所示，其主要由干

机

线、

波变频、数字信道

端的分选识别等

频采用半全向（或全向）天线，经微波前端 频送测频接收机测频#则向天线 测向

端（DLVA)处理

成PDD

测向接收机，最终

端分选与识别，该技术的灵敏度受

第2期赵玉等:一种毫米波高灵敏度雷达侦察技术研究29

图3干涉仪测向技术组成示意图

限于测频支路，难以提升。本文针对毫米波; 频段外

点（密度低，

）提出一种

:波高

敏度侦察系统设计方案。

测频接收 前端组件

—1控制指令

频

率码

控制指令

控制指令

分选与识别

测向接收 前端组件

视频1 _

多波束比幅测向接收机

PDW

视频《

—►

图&

2. 1 总体设计

该高灵敏度毫米波侦察技术的设计思路是基于

波频段的作

要为

波导引设计组

头，其同时存在的数量不多。该技术的

组成框图

成如图5所示，主要由天线阵，接收前端组件，开关 网络，变频、测频

机，多波

幅测向

机及

后端的分选与识别部分组成。

图5总体组成示意图

当系统加电初始化后，天线阵接收外界〃路射 频 端组件，前端组件对 的信

进行放大功分后，一路送ZLVA检波为视频信 号，输出至测向接收机;另一路送开关网络。测向接 机对 应波

的视频进行检测，根据测向结果

网络，开关网络

机进行测频#则频 测向

测频

『对

所对应天线波 量的频段等

天线波束上有信号时，通过控制开关网络再将测频

出后，经变频送测频

机通过流水测向，接收测频 ，最终匹配成 /所示。 2.2 !

天线阵设计主要考虑因素为系统的测向精度指

度

要求。多波

幅测向采用的天线

PDD。其

机， 机

测向接的频率等工作流程

丨

对各部分的组成及原理进行介绍。

机将测

机进行配对，形成PDD

机检测到其他

端进行分选与识别；当测向

30舰船电子对抗

第41卷

方向图可用高斯型近似表示M，检波-对数放大器输 出电压与

波束比幅测向方程

的

.7之间的

的对数成线性 方位角0与 '

，根据多波

：

式中0为入射波方向与两波束中心线的夹角；60为 线单元一3dB波束宽度的一半；心为 轴线之间的夹角7为 度之比（dB)。

为了分析测向误差，对式（1)进行全微分'

线通道

线的幅

从式（2)可以看出天线的波束宽度（单元数）对 测向精度起着决定性的作用，因此天线阵设计时系 统的测向精度

要有恒波 意

不多（一般不大于于32)时采用 要求较高时一般采用 路）。

决定了天线单元数。常用的天线

线阵，其组成示，当测向精度

+所示，当测向精度要求不高，天线单元数

线阵（一般不超过

线增

线单元数越多，波束宽度则越窄，天线的

增益也越高，一般32波束的天线阵，其单 益约20dB。2. 3

微波前端及开关网络设计

微波接收前端主要完成对接收天线端射频信号 的放大、变频后，功分送DLVA检波

图6工作流程框图

单路的工作原理框 要求为

N路

'所示。

网络，其网络的设计

的射频信号根据控匍

(a)恒波束喇叭阵(b)柱透镜

图7常用天线阵组成示意图

第2期赵玉等:一种毫米波高灵敏度雷达侦察技术研究31

图'微波前端工作原理框图

选m路输出。2. &

主要技术指标计算分析

下面以32元喇叭阵为例，其单元天线方向图如 图（所示，对测向精度

度

进行分析计算。

工程

线单元数为32时〜为5. 625。，利用 利用式（3)来计算

机

度[5]:

3 结束语

本文分析了几种常用的雷达侦察技术，在此基 础上提出一^种毫米波高灵敏度 波

端

技术，给出

了该技术的组成框图、工作流程图，并对天线阵、微

网络设计进行了描述，最后对该的测向精度

度进行了指的研制具有

技术对应的一种

参考意义。参考文献

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经验及式（2)可以得到测向精度达到2°(rms)。下

4 =-114 + F + 10lg(6. 31BV +分析计算。该技术对于

(3)

2. 5 槡2BrBv 式中：F为

Bv2 ) ) D

数（取6dB);Br为射频带宽（取

10 GHz) Bv为视频带宽（取50 MHz) ;D为识别系 数（取3 dB)，则接收机的灵敏度为_65 dBm。

设计的天线增 统测向 测频，其

度

为20 dB，则设计之后的系一85 dBm;测频支路采用单比特

度优于一+0dBm，由于测频和测向共

用天线，因此测频支路灵敏度由于一 90dBm，因此 系统整体灵敏度可达一85 dBm，相比改进之前有大 幅度提升。

[4] 赵国庆.雷达对抗原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，1999.[5] 林象平.雷达对抗原理[M].西安：西北电讯工程学院出 版社，1985.

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