鄒 震，楊 曄

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司51 所，上海201802）

0 引 言

現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)性能、抗干擾性能已經(jīng)大為改善。對(duì)雷達(dá)干擾來(lái)說(shuō)要求更高、更快、更準(zhǔn)，目前大部分雷達(dá)干擾都采用收發(fā)分時(shí)干擾，此種干擾在絕大部分情況下都可以完全達(dá)到干擾目的。但在對(duì)付多目標(biāo)干擾等情況時(shí)，由于收發(fā)分時(shí)的局限性，可能會(huì)丟失部分目標(biāo)信息，從而影響到干擾效果。

當(dāng)系統(tǒng)采用同時(shí)收發(fā)時(shí)，將有部分天線發(fā)射功率泄漏到接收天線進(jìn)入干擾機(jī)接收系統(tǒng)。由于干擾機(jī)收發(fā)天線距離不可能很遠(yuǎn)，且為了達(dá)到干擾效果，發(fā)射功率泄露信號(hào)在接收口面必將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接收信號(hào)，而過(guò)大的泄露信號(hào)將導(dǎo)致接收機(jī)信號(hào)阻塞，從而使得干擾機(jī)的接收系統(tǒng)無(wú)法對(duì)真實(shí)接收信號(hào)進(jìn)行辨別?；诖耍枰骄咳绾谓档托孤缎盘?hào)對(duì)接收系統(tǒng)的影響。

在干擾機(jī)的實(shí)時(shí)收發(fā)中，可以采用多種形式避免泄露信號(hào)對(duì)接收機(jī)的影響。對(duì)消就是在接收通道引入一路額外信號(hào)，其相位與空間泄露信號(hào)相反，幅度基本相等，當(dāng)2 個(gè)信號(hào)相疊加時(shí)，使得泄露信號(hào)功率減小。對(duì)消深度就是泄露信號(hào)功率減小的幅度。本文主要研究如何在接收支路中加入一路射頻對(duì)消信號(hào)，使得泄露信號(hào)功率降低20dBm以上。本文采用實(shí)際測(cè)量的方式去探求射頻對(duì)消的可行性。

1 射頻對(duì)消原理分析

假定泄露信號(hào)y0在接收天線口面有如下形式：

用來(lái)對(duì)消射頻泄露信號(hào)的信號(hào)y1有如下形式：

式中：a0為信號(hào)幅度；ω0為信號(hào)頻率。

信號(hào)y0經(jīng)過(guò)接收鏈路到達(dá)對(duì)消模塊時(shí)表示為：

信號(hào)y1經(jīng)過(guò)對(duì)消鏈路到達(dá)對(duì)消模塊時(shí)表示為：

對(duì)消模塊采用一個(gè)普通的合路器就可以達(dá)到2 路信號(hào)的相干疊加。只要保證2 路信號(hào)存在很小的幅度差及相反的相位，在合路器中，2路信號(hào)相干疊加后，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)消效果。對(duì)消后信號(hào)可表示如下：

當(dāng)2 路信號(hào)幅度相等、相位相反時(shí)，根據(jù)上式，可得檢波輸出包絡(luò)：

對(duì)幅度a1取偏導(dǎo)，可以得到：

當(dāng)a1＝a0cos （φ0－φ1）時(shí)，合成信號(hào)幅度最小。

對(duì)角度φ1取偏導(dǎo)，可以得到：

顯然當(dāng)φ0＝φ1時(shí)，合成信號(hào)最小。綜上所述，當(dāng)φ0＝φ1，a1＝a0時(shí)，合成信號(hào)幅度最小。

由上述理論推導(dǎo)，可以得到對(duì)消量與角度差、功率差的關(guān)系式：

式中：ΔP為2 路功率差；Δθ為2 路相位差；D為對(duì)消功率。

根據(jù)上式，仿真得到如圖1 的結(jié)果。

圖1 對(duì)消深度與兩路相位差、幅度差的關(guān)系

將2 路信號(hào)功率差控制在0.1dB 以?xún)?nèi)，可得在功率誤差最大時(shí)的幅度比：即：（a0／a1）2＝1.023 292 99。

控制2 路信號(hào)相位差為1°時(shí)，和信號(hào)為：

由此可推算出在最大功率誤差和相位誤差情況下的對(duì)消效果：

由上述計(jì)算結(jié)果可以看到，當(dāng)相位相差為1°，功率相差0.1dB 時(shí)，對(duì)消效果可以達(dá)到33.556dB，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

2 射頻對(duì)消系統(tǒng)構(gòu)成

在雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)中，為解決發(fā)射天線泄漏功率使接收機(jī)飽和問(wèn)題，在發(fā)射機(jī)和天線中間采用耦合器，來(lái)引出一個(gè)發(fā)射信號(hào)作為對(duì)消參考信號(hào)。此對(duì)消為一閉環(huán)反饋系統(tǒng)，利用對(duì)發(fā)射信號(hào)的耦合輸出信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行必要的調(diào)整，使其在幅度上與泄漏信號(hào)接近相等，而相位反向180°。在實(shí)現(xiàn)上，對(duì)消信號(hào)可以由耦合器從發(fā)射端引出，經(jīng)過(guò)數(shù)控移相器和數(shù)控衰減器控制，再由和路器將其引入接收端。對(duì)消信號(hào)矢量圖如圖2 所示。

圖2 對(duì)消信號(hào)矢量圖

利用數(shù)控衰減器、移相器產(chǎn)生對(duì)消信號(hào)系統(tǒng)的原理框圖如圖3 所示。

圖3 對(duì)消實(shí)驗(yàn)原理框圖

將信號(hào)由耦合器耦合出一部分，經(jīng)過(guò)衰減器、移相器，到達(dá)接收通道和路器，與泄漏信號(hào)產(chǎn)生對(duì)消。在開(kāi)始工作前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，由信號(hào)源產(chǎn)生點(diǎn)頻信號(hào)，通過(guò)幅度測(cè)量（DLVA 支路）確定天線支路反饋信號(hào)幅度，然后引導(dǎo)控制數(shù)控移相器、數(shù)控衰減器，最后控制信號(hào)源及對(duì)消通道移相器進(jìn)行對(duì)消效果的全頻段全角度掃描，找到每個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)消效果最好的控制碼并記錄。

干擾系統(tǒng)需要測(cè)頻機(jī)進(jìn)行頻率引導(dǎo)，所以在頻率準(zhǔn)確度方面可能存在一定誤差，所以對(duì)消系統(tǒng)需要在一定帶寬內(nèi)滿(mǎn)足對(duì)消效果。本文實(shí)驗(yàn)就是基于上述系統(tǒng)搭建方式，進(jìn)行對(duì)消效果實(shí)驗(yàn)論證的。

3 對(duì)消實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將實(shí)驗(yàn)鏈路按照?qǐng)D3 方式連接后，采用信號(hào)源產(chǎn)生信號(hào)，用功率計(jì)和頻譜儀記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。采用的移相器工作帶寬為2.9 ～3.1GHz ，所以采用了3 個(gè)頻率（2.92GHz 、3GHz 、3.05GHz ）點(diǎn)作為參考點(diǎn)。在參考點(diǎn)將對(duì)消深度做到最好，然后固定鏈路狀況（即固定數(shù)控衰減器、數(shù)控移相器值），調(diào)整輸入頻率，觀察對(duì)消深度變化情況，結(jié)果記錄于表1表2 、表3 、表4 。

表1 是將2.92GHz 頻點(diǎn)對(duì)消狀態(tài)調(diào)為最佳，在帶寬為40MHz 內(nèi)（脈沖調(diào)制開(kāi)），對(duì)消深度變化范圍為13.7 ～32.09dBm。表2 是將3GHz 頻點(diǎn)對(duì)消狀態(tài)調(diào)為最佳，在帶寬為40MHz 內(nèi)（脈沖調(diào)制關(guān)），對(duì)消深度變化范圍為11.56 ～31.67dBm。表3是將3.05GHz 頻點(diǎn)對(duì)消狀態(tài)調(diào)為最佳，在帶寬為40MHz 內(nèi)（脈沖調(diào)制開(kāi)），對(duì)消深度變化范圍為12.36 ～33.28dBm。表4 為在2.9 ～3.2GHz 中，以10MHz 為步進(jìn)，進(jìn)行每個(gè)頻點(diǎn)最大對(duì)消深度測(cè)試。根據(jù)表1 、表2 、表3 數(shù)據(jù)分別做圖，如圖4 ～圖7 所示。

表1 將2.92GHz 作為參考點(diǎn)的對(duì)消深度

表2 將3GHz 作為參考點(diǎn)的對(duì)消深度

表3 將3.05GHz 作為參考點(diǎn)的對(duì)消深度

表4 2.9 ～3.2GHz 中每個(gè)頻點(diǎn)最大對(duì)消深度測(cè)試

圖4 以2.92GHz 為中心頻率的對(duì)消深度關(guān)系圖

圖5 以3GHz 為中心頻率的對(duì)消深度關(guān)系圖

圖6 以3.05GHz 為中心頻率的對(duì)消深度關(guān)系圖

圖7 200MHz 帶寬內(nèi)各頻點(diǎn)最大對(duì)消深度

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

先前對(duì)于對(duì)消的研究大部分是針對(duì)連續(xù)波雷達(dá)，對(duì)于脈沖雷達(dá)大部分采用收發(fā)時(shí)分方式來(lái)解決收發(fā)隔離的問(wèn)題。但是對(duì)于雷達(dá)干擾設(shè)備來(lái)說(shuō)，由于要對(duì)付寬帶雷達(dá)并且隨著戰(zhàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，越來(lái)越需要實(shí)時(shí)進(jìn)行偵察接收與干擾，所以具有一定脈寬的對(duì)消系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)干擾將具有很重要的意義。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看到脈沖調(diào)制下，在35MHz 帶寬內(nèi)，基本可以滿(mǎn)足對(duì)消深度大于20dBm的要求。當(dāng)對(duì)于干擾機(jī)來(lái)說(shuō)，采用收發(fā)同時(shí)時(shí)，在兩干擾天線間采取必要的屏蔽措施，再加上射頻對(duì)消的部分，基本可以滿(mǎn)足收發(fā)隔離的問(wèn)題。

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