第二章 雷达信号频率的测量
§ 2.1 概述
一． 频率测量的重要性
1 ． 频率是雷达功能和用途的反映
2 ． 频率是选择分选和识别雷达信号的重要参数
3 ． 频率对准是有效干扰的有效保证
二． 指标体系 :
1 ． 测频时间 IFM( 瞬时测频 )
121 / fffP rIF ??= 截获时间：达到给定截获概率所用时间 thrIF tTt +≤1
2 ． 测频范围： RF? ：测频系统最大可测的雷达信号频率范围
瞬时带宽： rf? ：任一瞬时可测 的频率范围
频率分辨力： rf? ：所能分开的两个同时到达信号的最小频率差
测频误差： 21max ±=fd rf?
3 ． 信号形式：
??
?
cw
pulse min: t
a) 同时信号的分离能力
??
?
<?<
<?
nstns
nst
12010
10
b) Simin ， D ：保证精确测频条件下输入信号功率变化范围
三． 技术分类：
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
??
?
??
?
DFFTSAWFFT
IFM
声光，压缩（
相关器：比相法变换法：
道数量毗邻频率窗：但增加信
，频率分辨力矛盾搜索频率窗：截获概率频率取样法：
),:
2 .2 频率搜索接收机
一．组成 P17 Fig2 - 2
1 ． 高端：选频
2 ． 中放
3 ．检波，视放
4 ． 信道： Rli nfmff +=
,1,1 ?== nm ilR fff ?= —— 主信道
,1,1 =?= nm ilR fff += —— 镜频信道
抑制镜频信道：①高中频 ②零中频 ③逻辑判别
5. 超外差接收机 P19,Fig2 - 4
① 窄带超外差 ②宽带超外差 100 ～ 200MHz ③宽带预选超外差
例 某超外差搜索接收机测频范围为 [1GHZ,2GHZ]，中频频率 30MHZ，频率搜索周期 1ms，
中放带宽 2MHZ，试求：
1）本振的频率变换范围和调谐函数 ( )tf L
2）若有频率为 1125MHZ 的连续波信号到达，求视频输出波形
解： 1）本振频率变化范围： [1000+30MHZ,2000+30MHZ]
( ) ( )
( )mstttMHZMHZ
tMHZMHZMHZtf L
1,mod','101030
10'10002000301000
6
3
=×+=
×?++= ?
2）在搜索过程中，输出信号有无的时间 21 ,tt ：
( )( ) MHZMHZtf MHZMHZtf
L
L
1301125
1301125
2
1
+=?
?=? 解得：
mst
mst
126.0
124.0
2
1
=′
=′
波形：
0 t1 t2 1ms
二．射频调谐的晶体视频接收机 P19,Fig 2 - 4
1 ． 预选器：调谐作用
2 ． 检波器：脉冲，电平超过门限即认为有信号
3 ． 增加 simin: 前选器，后选器
从此向前见赵国庆讲义
三．频率搜索形式：
1 ． 分类：；连续，步进，单程，双程
2 ． 特点：显示，控制
四． 搜索速度的选择：
a) 频率慢可靠搜索 ： 搜索概率为 1
2 ．频率快速可靠搜索： ?
缺点：可能建立稳定大幅度振荡， ↓↑? 幅度fv
3 ． 频率搜索概率：
例 某宽带滤波 -高中频搜索接收机测频范围为 [2GHZ,4GHZ]， Z=1，被测雷达的脉冲重复周
期 1ms，波束宽度 2°，圆周扫描，周期 5 秒，试求：
1）宽带滤波的通带，中频频率的选择，本振的搜索范围
2）采用频率慢可靠搜索的搜索周期和最窄的接收机带宽
解： 1）宽带滤波通带： [2000MHZ,4000MHZ]
( ) MHZMHZf i 1000220004000 =?> ,选为 1200MHZ
本振搜索范围： [3200MHZ,5200MHZ]
2）照射时间： sTs 36136025 =°°×= ，取 sf TT = ，由
310120004000 ?×≥?? rf fT 解得： MHZMHZf r 72361 200010
3
=×≥?
?
§ 2.3 比相法 IFM
一． 鉴相器： TT /fwwf =→= ， P23. Fig2 - 9
最大相位 差为 : ∴
二． 正交鉴相器：
—— 示波器或测量 QI UU , f→
三．极性量化器：
1 ． 二比特量化器 0 °～ 360 °四等分， o90=?f 4/f?
2 ． 多比特： ]0cos()[sincos()sin( ]cossin)[cos()cos( fafaaf ffaaaf tgtg ?=? +=?
o45=a 时，三比特， 8 等分， o45=?f ， 8/f?
o5.22=a 时，四比特， 16 等分， o5.22=?f 16/f?
n 比特， nFf 2?=? ， F? 测频范围
四．多路鉴相的并行运用：
1 ．组成 P26 Fig2 - 13
2 ．
T —— 第一路延时线长度
m —— 每一路量化比特数
n —— 相邻支路延时时间差
k —— 并行路数
3 ． 码字校正：
（ 1 ） 频率编码，高位及零点的多余路
（ 2 ） 低位灵敏，高位不灵敏，用低位校位高位
五． 同时到达信号检测
1 ． 第一类： ， ，
2 ． 第二类：易引起错误
3 ． 同时到达信号检测：
单信号：自混频，无输出，无标志
多信号：混频，有输出，有标志
六． 误差分析： Twf =
cf? ： 5 °鉴相器性能
qf? ：量化误差 nq 2
360,
32
o
=??=? fff —— 最小的量化单元宽度
Nf? ：内部噪声
if? ：同时到达信号
七． IFM 接收机的组成及主要技术指标 P29, Fig2 - 16
1 ． 组成： 限幅放大器 消除幅度影响
延时鉴相器 编码，输出频率
同时到达信号检测：消除不可靠测量
门限检测 / 定时检测：消除噪声及低 SNR 信噪比信号影响，保证一段时间指测
量一个信号
2 ． 技术参数：
（ 1 ） min/1 TF =? , minT 最短延时线长度
（ 2 ） f? ， 1MHz 频率分辨力
（ 3 ） fs 用统计描述，如均方根法
（ 4 ） 截获概率时间：当脉冲宽度大于最长延迟线的延迟时间时，对单个脉冲
频率截获概率 1→ ，原则上讲，频率截获时间为一个脉冲重复周期
（ 5 ） si min , - 40 ～ - 50dBm, D: 50 ～ 60dB
（ 6 ） 同时到达信号处理
（ 7 ）测频时间 100 ～ 300ns
（ 8 ）寂静时间 50 ～ 70ns
高密度信号环境下的应用受到了限制
例 某比相法瞬时测频接收机测频范围 [2GHZ,4GHZ]， 3 路并行运用，相邻迟延比为 4，最长
迟延支路的量化为 3bit，试求：
1）三路迟延的时间，理论测频精度
2）若有 2223MHZ 信号输入，试求其测频编码输出
解： 1） ( ) nsTTnsTTnsT 84,24,5.010241 231291 =====?=
MHZf 625.15105.024 1 9313 =××=? ??
2）通过第一迟延支路的相位差：
1115.1210223.2105.02 991 ×=××××= ? ppf
取模为： p21115.0 × ，编码： ?
?
??
?
? ×
p
p
5.0
21115.0int ，为 00
通过第二迟延支路的相位差：
446.424 12 ×=×= pff ，取模为： p2446.0 × ，
编码： ?
?
??
?
? ×
p
p
5.0
2446.0int ，为 01
通过第三迟延支路的相位差：
784.1724446.423 ×=××= ppf ，取模为： p2784.0 × ，
编码： 625.0 2784.0int =?
?
??
?
? ×
p
p ，为 110
测频编码由高到低为： 0001110。
§ 2.4 信道化接收机
一． 基本工作原理
1．多波道接收机 P31 Fig2－ 17
各信道彼此交叠，覆盖测频范围
2．纯信道化接收机 P32 Fig2－ 18
（ 1） 波段分路器
（ 2）本振器组、混频、中放、检波、检测
（ 3）再分波段
（ 4） 分辨力
3. 步骤
第一分路器 1m ，第一中放带宽 ( ) 1121 mfffr ?=? ，
第一中频频率 ( ) 2121 fff i ?> ，第一本振组（低外差）：
( ) 1,0,5.0 11111 ?=?++?= mjfjfff rijL L
第二分路器 2m ，第二中放带宽 212 /mff rr ?=? ，
第二中频频率 2/12 ri ff ?> ，第二本振组（低外差）：
( ) 1,0,5.02/ 222112 ?=?++???= mjfjffff ririjL L
以此类推：第 k 分路器 km ，第 k 中放带宽 krkrk mff /1??=? ，
第 k 中频频率 2/1??> rkik ff ，第 k 本振组（低外差）：
( ) 1,0,5.02/11 ?=?++???= ?? krkikrkikLkj mjfjffff L
频率分辨力： ( ) ∏?=?
k
kmfff 12
根据接收信号通过的各检测信道 L2,1, =knk 进行频率估计：
2? 1 ffnff
k
rkk ?+?×+= ∑
例 某信道化接收机测频范围为 [2GHZ,4GHZ]，采用 4× 3 结构，试求： 1）频率分辨力和各
级 接收机设计； 2）若有 2223MHZ 信号进入，求其在接收机中的传输信道和频率估计
解： 1） ( ) MHZf 25.3144420004000 =××?=?
第一分路器 4，第一中放带宽 ( ) MHZfr 5004200040001 =?=? ，
第一中频频率 ( ) 2200040001 ?>if ，选为 1200MHZ，第一本振组：
( ) 3,0,5005.0120020001 L=++?= jMHZjf jL
分别为： 1050MHZ,1550MHZ,2050MHZ,2550MHZ
第二分路器 4，第二中放带宽 MHZfr 1254/5002 ==? ，
第二中频频 率 2/5002 >if ，选为 300MHZ，第二本振组：
( ) 3,0,1255.03002/50012002 L=++??= jMHZjf jL
分别为： 712.5MHZ,837.5MHZ,962.5MHZ,1087.5MHZ
第 3 分路器 4，第 3 中放带宽 MHZf r 25.314/1253 ==? ，
第 3 中频频率 2/1253 >if ，选为 100MHZ，第 3 本振组：
( ) 3,0,25.315.01002/1253003 L=++??= jMHZjf jL
分别为： 153.125MHZ,184.375MHZ,215.625MHZ,246.875MHZ
2）在第一层中通过 0 信道，因为：
2223MHZ－ 1050MHZ=1173MHZ∈[950MHZ,1450MHZ]通带
在第二层中通过 1 信道，因为：
1173MHZ－ 837.5MHZ=335.5MHZ∈[237.5MHZ,362.5MHZ]通带
在第三层中通过 3 信道，因为：
335.5MHZ－ 246.875MHZ=88.625MHZ∈
[84.375MHZ,115.625MHZ]
频率估计：
MHZf 375.2234625.1525.313125150002000? =+×+×+×+=
4． 频带折叠信道化接收机
取 和电路：为下一级省下多个分频支路，降低灵敏度容易造成频率模糊。
5．时分制信道化接收机
用快速调速开关代替取和电路。
二． 存在问题
1． sinc 函数，多路输出，输出幅度比较，提高分辨率；
2． “兔耳”效应， 频率偏移。
当信道宽度比较窄，载频偏移滤波器的中心频率较远时，由于滤波器暂态效应，在脉冲前后
滤出尖峰现象。
三．应用
大量应用
§ 2.5 压缩接收机
一． 变换原理
∫∞∞? ?= dttjtfF )exp()()( ww
令 mtw = ， t 为时间，
则 2)(
222 mtmtm
mtw ???=?=? tttt
dteetfeF tjtjj 2/)(2/2/ 222 )()( tmmmtmt ?∞
∞?
?? ∫= ，
)}()]()(){[( tchtchtfch +?? ?= t
二． SAW 接收机工作原理
展宽线：时宽 ET ，带宽 Ef? ，压缩线：时宽 cT 带宽 12 fff c ?=? ，
取样时间 cSA Tt = ， cE ff ?=? 2 ，
采用低 L0， cL fff ?+min1 : ， maxmax22 : Lc ffff →??
cLLE ffff ?=?=? 2minmax ，
而扩展线与压缩线的斜率一致，故 cE TT 2= ，
],[,: min1min1minmin1 cLLcLL fffffffff ????→?+ ，
],[,: max2max22max2max2 LccL fffffffff ??+?→?? ，
压缩后的波形为辛克型，信号频率不一样， ff L和 混频，落在中放带宽内的时间不一样，
即取样时间不一样，压缩后延时 c
c
Tf ff??= 1t ， t 为输出信号相对于时基触发点的延时，
即相对 Tc 时刻的延时。
三 ． 参数
1． 频率分辨力 瞬时带宽＝ cr ff ?=?
2． 见书 P37
3． 动态范围 D 瞬时、饱和
4． CSA Tt = ， SAIF tt 2= ，
??
?=
宽脉冲
窄脉冲
%100
%50
IFP
5． SATOA tt 2=?
例 某压缩接收机测频范围为 [2000MHZ,2100MHZ]，压缩滤波器中心频率 300MHZ，带宽
100MHZ，时宽 0.5μs，试求： 1）频率分辨力和扫描本振设计； 2）若有 2015MHZ 信号进入，
求其输出迟延
解： 1） MHZf 2105.01 6 =×=? ? ， 扫描本振函数：
( )
sttMHZ
sttMHZtf L
68
6
6
100,1021650
105.020,105.0 1002/1003002000
?
?
?
<≤×+=
××<≤×+??=
2） ( ) sst m075.0100105.020002015 61 =××?= ?
§ 2.6 声光接收机
声光调制技术透镜的空间 FFT，完成实时频谱分析
一． 声光调制器： P28 图 2－ 23 sf 加入 转换器，形成余弦声波，调制激光，发生偏转、
衍射光，偏转角与被测信号频率成正比
二． 空域 FT 原理
∫? ?= 2/ 2/ 2)()( DD xfjx dxexfkfE xp
当 tfts sp2cos)( = 时
)2cos(1)(
s
sm v
xfjxf pf+= ――――转换器输出（光波相位）
)( xfE
所以
一阶光带位置对应信号频率。
三． 组成
四．特点
1． 优点：
⑴宽带宽 0.5~1GHz 高截获概率
⑵频率分辨率高：
??
??
?
<
≥
=?
T 1
T 1
tt
tT
f svDT /=
⑶同时达到信号处理能力强 FT 为线性变换
⑷能处理复杂信号形式
⑸灵敏度高
⑹ VF 简单
2． 缺点：
⑴动态范围小
⑵波形失真大
ex： 2、 3、 4、 5、 6
