射頻測(cè)量技術(shù)正成為現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)信號(hào)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的重要趨勢(shì)

現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)依靠復(fù)雜的信號(hào)處理和復(fù)雜的射頻調(diào)制脈沖。若沒(méi)有合適的信號(hào)設(shè)計(jì)驗(yàn)證，這些技術(shù)可能在關(guān)鍵交戰(zhàn)中可能失效，這對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)可能是災(zāi)難性的。確定雷達(dá)成功檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)的能力，或電子戰(zhàn)系統(tǒng)識(shí)別威脅并避免檢測(cè)和跟蹤的能力可能具有挑戰(zhàn)性。先進(jìn)的射頻信號(hào)分析和射頻脈沖信號(hào)捕獲技術(shù)(可變分段長(zhǎng)度、去交錯(cuò)、雙工IF實(shí)時(shí)分析)，使設(shè)計(jì)人員能夠測(cè)量信號(hào)參數(shù)并確認(rèn)其雷就達(dá)或電子戰(zhàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化對(duì)測(cè)量平臺(tái)構(gòu)成重大挑戰(zhàn)：捕獲足夠的脈沖，正確地識(shí)別關(guān)于改變脈沖寬度和脈沖重復(fù)間隔模式的運(yùn)行/場(chǎng)景模式。如果沒(méi)有正確地捕獲這些動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，那么當(dāng)前作戰(zhàn)人員在實(shí)施關(guān)鍵任務(wù)過(guò)程中可能面臨挑戰(zhàn)。由雷達(dá)或電子戰(zhàn)系統(tǒng)產(chǎn)生的丟失脈沖可能導(dǎo)致不正確的威脅定位和跟蹤，或者甚至更糟糕的是，對(duì)諸如對(duì)地對(duì)空導(dǎo)彈威脅系統(tǒng)的干擾失敗。

雖然捕獲感興趣信號(hào)的方法有多種，但脈沖雷達(dá)和電子攻擊系統(tǒng)在交戰(zhàn)時(shí)數(shù)秒鐘內(nèi)以高脈沖密度運(yùn)行。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)往往具有低效的捕獲存儲(chǔ)。盡管諸如分段捕獲的工具傾向于緩解這個(gè)存儲(chǔ)問(wèn)題，但具有新雷達(dá)和電子戰(zhàn)信號(hào)配置文件(例如交錯(cuò)脈沖寬度、PRI [脈沖重復(fù)間隔]等)的系統(tǒng)需要使用更自適應(yīng)的捕獲方法來(lái)捕獲感興趣的復(fù)雜場(chǎng)景。考慮到交錯(cuò)脈沖寬度和PRI情景(見(jiàn)圖1)，表明正常的采集確實(shí)捕獲一些預(yù)期脈沖。然而，這種技術(shù)缺乏存儲(chǔ)深度來(lái)獲取整個(gè)感興趣的信號(hào)，這在一分鐘內(nèi)發(fā)生，而不是僅僅在幾秒鐘內(nèi)。分段捕獲雖然減輕了其中的一些問(wèn)題，但對(duì)于小于用戶定義的分段捕獲長(zhǎng)度的脈沖，往往會(huì)浪費(fèi)寶貴的捕獲存儲(chǔ);它也可能會(huì)錯(cuò)過(guò)在固定段長(zhǎng)度準(zhǔn)備重新啟動(dòng)之前發(fā)生的脈沖。

圖1、分段的記憶

為了解決錯(cuò)過(guò)的脈沖挑戰(zhàn)，可變長(zhǎng)度門控采集是使用分段捕獲效率的更好方法，增加了靈活性來(lái)適應(yīng)變化的脈沖參數(shù)。不僅可能糾正錯(cuò)過(guò)的脈沖，而且用戶也能夠增加捕獲的總脈沖數(shù)。

利用統(tǒng)計(jì)圖和發(fā)射器過(guò)濾形成可視化情景

現(xiàn)在存儲(chǔ)利用問(wèn)題得到解決，隨著數(shù)百萬(wàn)個(gè)脈沖的捕獲，需要一種更好和更有效的觀測(cè)方法來(lái)獲得對(duì)雷達(dá)運(yùn)行模式或電子戰(zhàn)技術(shù)。設(shè)計(jì)人員必須確定適當(dāng)?shù)念l率、脈沖寬度、PRI和其他趨勢(shì)，以確保性能。更重要的是，由于使用復(fù)雜調(diào)制(例如多相碼、弗蘭克碼等)來(lái)增強(qiáng)雷達(dá)的低截距概率(LPI)特性，確保脈沖(MOP)隨時(shí)間的適當(dāng)調(diào)制至關(guān)重要，以確?？垢蓴_措施仍然可行。

諸如散點(diǎn)圖工具——具有繪制X和Y軸上任意兩個(gè)值的靈活性的統(tǒng)計(jì)圖表，允許工程師輕松地可視化大量數(shù)據(jù)。看到幾千個(gè)脈沖的能力(見(jiàn)圖2)顯示，捕獲的雷達(dá)信息隨時(shí)間趨勢(shì)呈線性脈沖寬度斜坡和兩個(gè)獨(dú)立的PRI模式。然而，這種有限的捕獲不能在其運(yùn)行模式方面提供完整的圖像。

圖2、短采集脈沖捕獲

通過(guò)可視化超過(guò)10萬(wàn)個(gè)脈沖，很明顯雷達(dá)重復(fù)其脈沖寬度模式。然而，它會(huì)重復(fù)PRI四次。有了如此深刻的捕獲，現(xiàn)在另一個(gè)信號(hào)是可見(jiàn)的，具有短的脈沖寬度模式和下降的PRI可能會(huì)干擾最初感興趣的信號(hào)。對(duì)于具有多個(gè)發(fā)射器(例如雷達(dá)和干擾器)的情況，從無(wú)意的干擾或有意的干擾源濾除預(yù)期信號(hào)的過(guò)程對(duì)于正確識(shí)別和確認(rèn)正確的運(yùn)行是重要的。圖4顯示了與圖3中所示相同的信號(hào)，區(qū)別在于該信號(hào)僅基于所獲取的脈沖參數(shù)(例如振幅、頻率、脈沖調(diào)制等)對(duì)感興趣的脈沖進(jìn)行濾波。

圖3、長(zhǎng)門控采集脈沖捕獲

如圖4所示，選擇過(guò)濾感興趣的重復(fù)雷達(dá)信號(hào)突出了感興趣的有意信號(hào)，有助于識(shí)別和檢測(cè)意外信號(hào)。

圖4、采用發(fā)射器濾波的長(zhǎng)門控采集脈沖捕獲

隨時(shí)間推移分析電子攻擊技術(shù)以確定有效性

除了雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)的參數(shù)脈沖分析之外，有時(shí)候查看頻率和時(shí)域特征對(duì)于可視化技術(shù)運(yùn)行很重要。像實(shí)時(shí)頻譜分析(RTSA)這樣的工具可以幫助解決這個(gè)挑戰(zhàn);然而，在頻率分辨率、采集時(shí)間和攔截概率之間存在著基本的權(quán)衡。當(dāng)嘗試同時(shí)優(yōu)化頻率和時(shí)域分析來(lái)驗(yàn)證電子戰(zhàn)技術(shù)的變形和速度效應(yīng)，如協(xié)調(diào)距離門曳引(RGPO)和速度門曳引(VGPO)時(shí)，這是一個(gè)問(wèn)題。

使用協(xié)調(diào)的RGPO / VGPO技術(shù)作為示例，以更好地了解同時(shí)測(cè)量距離和速度的方法：典型的RTSA平臺(tái)依賴于重疊的快速傅里葉變換(FFT)和快速處理引擎來(lái)獲取時(shí)域樣本。此次采集僅針對(duì)單一視圖進(jìn)行優(yōu)化。然而，由多個(gè)采集板從相同的模數(shù)轉(zhuǎn)換器饋送，可以對(duì)相同的采樣進(jìn)行抽取，從而允許將每個(gè)采集板調(diào)諧到不同的跨度。這種靈活性是至關(guān)重要的，因?yàn)樵陬l率中有效測(cè)量多普勒頻移，如圖5所示，10秒鐘內(nèi)的多普勒速度拉力為5.934 kHz。相反，需要更寬的帶寬用于在時(shí)域中精確的上升/下降時(shí)間分辨率，以便觀察到RGPO技術(shù)在10秒內(nèi)改變了48.42.9 us的脈沖。

圖5、雙工IF分析

這種雙工IF技術(shù)清楚地顯示了隨時(shí)間推移在時(shí)域所示的RGPO技術(shù)，以及頻域中的速度效應(yīng)。它還使用戶能夠基于技術(shù)速率和物理量定量地了解所需的干擾效果是否正確。該測(cè)量技術(shù)提供了一種強(qiáng)有力的方法來(lái)可視化確認(rèn)協(xié)調(diào)的R/VGPO技術(shù)。

先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，可變長(zhǎng)度門控采集和雙工IF RTSA大大有助于從事現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)開發(fā)工程師，以及維護(hù)仍在使用的傳統(tǒng)平臺(tái)的工程師的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。