作者：刘治甬 徐海洋
来源：《现代信息科技》2020年第15期
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摘 要：文章分析了目前雷达侦察技术常用的多波束比幅测向和干涉仪比相测向的体制，针对复杂电磁环境下出现的抗干扰能力差等问题，提出采用数字波束形成技术的雷达侦察装置设计理念，阐述了该装置的总体设计和工作流程，对阵面波束合成及微弱信号检测技术进行了仿真，并分析了设计过程中面临的阵列天线、宽带数字波束形成、大带宽数据传输等关键技术。 关键词：数字波束形成;雷达侦察;高灵敏度
中图分类号：TN971 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）15-0070-04
Abstract：This paper analyzes the system of multi-beam amplitude comparison direction finding and interferometer phase comparison direction finding commonly used in radar reconnaissance technology. Aiming at the problem of poor anti-jamming ability in complex electromagnetic environment，the design concept of radar reconnaissance device using digital beam forming technology is proposed. The overall design and working process of the device are described，and the technology of front beamforming and weak signal detection is carried out. The key technologies of array antenna，wideband digital beamforming and data transmission are analyzed.
走线槽
Keywords：digital beamforming;radar reconnaissance;high sensitivity
0 引 言
隨着电磁频谱的日益密集、脉冲密度越来越高以及大功率电子设备的应用，电磁环境
越来越复杂，传统的电子侦察装置面临着灵敏度低、看不远的问题，而提高灵敏度后，接收机收到的信号密度大幅增加，脉冲重叠概率大幅提高，又面临其环境适应能力差、参数测量错误、方位增批严重等实际问题。在雷达技术迅速发展的大背景下，多功能相控阵、低截获概率、PD体制、频率捷变、双多基地雷达等雷达体制日益复杂[1]，寻求新的技术和手段进行电子侦察是当务之急，迫切需要提升雷达侦察的接收处理能力、微弱信号检测能力、信息处理能力等。
针对以上问题，美国从2003年开始，分四个阶段对其主战电子战装备SLQ-32实施SEWIP（水面电子战改进项目）螺旋式升级改造计划。其电子侦察部分主要改进内容包括：改进人机界面和信号分选能力、增加辐射源个体识别能力、增加高灵敏度接收机提高设备灵敏度、采用新型数字接收机改进测向和测频能力、改进电磁兼容性等。SLQ-32（V）6采用天线阵面取代了原来的接收天线和干扰天线，提升了其灵敏度和抗干扰能力，达到了早期预警的使用需求。
基于阵列天线的数字波束形成（Digital Beamforming，DBF）[2]技术能够极大地提高雷达系统的抗干扰能力，近年来其在电子侦察领域也得到了迅速的推广和应用。其可以自
适应地形成空域抗干扰、形成多个独立可控的波束，具有较高的信噪比;天线具有较好的自校正性能，可获得较低的副瓣，能够降低后端的信号处理的增批率。
1 传统雷达侦察技术体制
1.1 模拟多波束比幅测向侦察技术
常见的模拟多波束比幅测向技术系统[3]组成如图1所示，主要包括多波束测向天线阵、全向或半全向测频天线、变频放大模块、测频接收机、多波束比幅测向接收机以及后端的分析识别部分。天线阵中的全向天线和定向天线将全向射频信号传送至变频放大模块处理后，变为全向中频信号送至测频接收机，将定向射频信号传送至对数视频检波放大模块。从对数视频检波放大模块输出的视频信号送至测向接收机进行测向。测频接收机将射频参数送至测向接收机产生脉冲描述字，经信号处理和分选后，将脉冲描述字和信号描述字同步送出至显示控制终端。显示控制终端作为人机交互设备，可像接收处理发出控制指令，以获得更好的参数信息。多波束比幅测向的优点是能够瞬时覆盖空域360°，且具有较大的带宽。由于其灵敏度取决于全向或半全向测频天线，而全向或半全向天线增益较低，导致其灵敏度不够高;面对低截获概率的雷达，其灵敏度不能满足要求。如果采用单比特接
收机，虽然可以提高灵敏度，但会损失动态范围。多波束比幅测向的另一个缺点是不能处理同时到达信号，在遇到同时到达信号时，往往只能测量大信号、丢掉小信号。
1.2 干涉仪比相测向侦察技术
自动检测系统
金属弯管 干涉仪测向侦察技术[3]通过测量信号的幅度或相位等信息从而获得信号的来波方向[4]，该技术由于其设备量小且具有较高的测向精度，在电子侦察中得到广泛运用。干涉仪体制侦察系统组成如图2所示，其缺点是同时只能测量一个信号的方位，当环境中存在多径传输时（如大型船体的甲板反射及近距离强反射），往往会造成方位或俯仰增批现象，导致其环境适应能力差，另外，宽空域覆盖和大带宽的使用要求，限制了天线阵的增益，灵敏度难以提升。
2 基于数字波束形成侦察技术
通过上一章节的分析可以看出，传统体制的雷达侦察技术在灵敏度、同时到达信号处理、干扰源抑制等方面存在不足之处。本文基于数字波束形成技术，提出一种侦察技术。
2.1 总体设计
基于数字多波束接收处理技术[5]的侦察设备主要有阵列天线、微波前端、射频采样、波束合成处理、信号处理、显示控制等部分组成。如图3所示，陈列天线输出射频信号经微波前端组件滤波、限幅、放大处理后，输出多路射频信号至DBF接收分机进行射频采样。DBF接收分机首先对多路中频信号进行采样，形成中频数字信号。中频数字信号经波束合成后经接收处理形成脉冲描述字送信号处理，信号处理对脉冲描述字进行统计、融合、分选、跟踪处理，输出信号描述字至显示控制终端。
（1）阵列天线的主要功能是接收空间射频信号，阵列天线规模可根据系统灵敏度指标要求设计，单元天线可选用印制对数周期天线、Vivaldi槽线天线或喇叭天线。
（2）微波前端接收阵列天线输出的射频信号，信号经过限幅、滤波、放大、移相控制后送变频组件;再经多次变频后，输出中频信号至数字波束形成分机，组件内保证各路信号的幅相一致性，并且保证各组件之间的幅相一致性。
（3）DBF接收分机为设备的核心分机，接收微波前端的中频信号，经A/D采样、波束形成处理与宽带数字检测后，形成脉冲描述字送信号处理分机。
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