《微波系统设计工具与电子战应用》前言 - 全文

本书作者PeterW.East从事微波接收机和电子战系统设计方面的咨询业务。他曾是Racal雷达防御系统有限公司的一名技术指导，在军事电子战系统设计与试运行方面拥有超过40年的经验。他自身在宽带微波截获与分析接收机设计和应用方面的工作已经获得了国际声誉。East在1962年从英国伦敦大学帝国理工学院获理学士学位，他在Mullard研究室参与了第一批数字瞬时测频接收机的开发。East是英国皇家工程院院士，也是英国工程技术学会的特许工程师，并因其对英国国防工业的贡献而荣获帝国勋章，因其在ESM接收机设计方面的突出工作而于2003年进入老乌鸦协会电子战科技名人堂。

译者序
随着科学技术的进步和对电子战的重视与投入与日俱增，电子战技术正在飞速发展，新的装备和系统不断涌现，整体性能水平得到显著提升。

电子战微波接收机是及时获取敌人电子战斗序列的主要传感器，是电子情报保障体系中的重要组成部分，其性能优劣直接影响所获取电子情报的质量。因此，如何正确地设计和研制能适应现代高密集电子信号环境的先进电子战系统，是电子战装备设计研发人员极为关注的课题。然而，要想设计出满足要求的出色电子战微波系统，需要考虑涉及到的各种因素及其之间的相互依赖关系，这是一个复杂而耗时费力的过程。为了帮助微波系统专业设计人员节省时间和精力，PeterW.East为同行们提供了一整套实用的关于微波分系统和元件设计的辅助工具和资料，即《微波系统设计工具与电子战应用(第二版)》。
PeterW.East曾是Racal雷达防御系统有限公司的一名技术指导和设计专家，在军事电子战系统设计与试运行方面拥有超过40年的经验。他自身在宽带微波截获与分析接收机设计和应用方面的工作已经蜚声世界。本书是PeterW.East在微波系统设计领域的一本力作。书中大量的JavaApplet程序不但能够加快学习人员的理解和学习过程，还可以帮助专业设计人员简化微波系统的设计过程。读者可以从本书中获得对微波系统和元件设计的各种特性和相互依赖关系的充分理解，并能够得到关于电子战系统如何在作战中有效发挥作用的丰富知识。本书Applet程序的丰富功能和使用直观性想必一定会令您的学习和设计工作变得轻松愉快！

全书共分为9章和3个附录，其中第1章、第7章、第8章和第9章由刘洪亮翻译，第3章、第5章和第6章及前言由张伟翻译，第4章及附录由刘国彬翻译，第2章由熊成钢翻译。刘洪亮和张伟完成了全书的统稿工作，王朴军对全书进行了审校。刘朋阅读了全书，并提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢！
本书虽然篇幅较短，但是涉及的知识面很广，加之译者水平有限，对于原著内容的理解难免有所偏差，翻译不当之处，恳请各位读者批评指正。

前言
第二版的软件电子书与第一版在初衷上是一脉相承的，都意在辅助微波系统设计者的设计工作，为电子战装备各种微波系统及元件的准确设计和规范开辟一条新的途径。第二版包括一本传统的纸质图书和一张含有交互式电子书程序的随书光盘，两者互为补充。整套书盘是一份关于微波系统设计的实用参考资料，随书光盘可以在个人计算机上运行。光盘内包含许多针对书中各专题编写的AppletApplet，意即小应用程序，通常指采用Java语言编写并需要借助浏览器或其他特定容器运行的可人机交互的图形用户界面应用程序，此时也可称为JavaApplet。本书中的Applet是指在安装了Java运行环境的Windows操作系统下，借助IE内核运行的Java小应用程序，以后译文直接表述为Applet程序。程序，它们均是相互独立的。这些Applet程序是使用SunMicrosystemsJava1.1编程语言编写的，使用起来非常直观，是可以进行人机交互的图形界面软件工具，它们应用书中概述的设计理论生成各种精确的目标模型。这种展示图书内容信息的方法主要是为了简化微波系统的设计和加快用户的理解和学习过程。近年来，越来越多的科技类学院或大学开始利用JavaApplet程序来探讨其所设课程中各种令人费解的概念，如今具有人机交互功能电子书的优势也已得到普遍认同。

书中精选的专题和相关的Applet程序涵盖许多专业技术知识，而这些专业技术知识很可能会是微波雷达和电子战系统设计领域所需要的。随书光盘工具箱之所以使用Applet程序，是因为它们可以使用户无须深入了解底层的数学理论就可以搞清楚设计方案的适用范围。这些Applet程序可以轻松胜任实时处理多变量的工作，并对大多数在现代电子战系统中使用的微波分系统和元件建立了模型。这些可视的交互式程序模块不但有利于理解微波元件设计的各种特性和相互依赖关系，而且阐明了电子战系统是如何在作战中有效发挥作用的，同时还可生成适于纳入系统技术规范的设计数据。
书中提供了在Applet程序模型中使用的关键分析方程的相关推导。这些Applet程序都在启动时设置一组合理的初始默认参数值，用户可以在很大的范围内改变这些参数以探测边界极限和求解假设分析性问题。虽然在一些情况下这些Applet程序使用适当的数学近似来加速处理，但是它们使用的模型都已最大限度地接近其相应物理实体的实际运行。其中的一些Applet程序十分详尽，几乎可以当成一个真实的系统去测试。大多数Applet程序都提供了一个便捷工具，该工具不但可以保存设计数据到内嵌的数据控制台，而且能够提取这些数据到微软Windows操作系统的剪贴板，以备其他应用程序使用，或直接可将这些数据纳入到用户设计技术规范中去。

本书在第一版的基础上重新调整了章节结构，并在内容上扩充至9章。第二版对所有原来已有的Applet程序都进行了改进，另外新增加9个Applet程序。书中所涉及专题的范围足以帮助用户设计出一套现代电子战系统。其中一些专题由于其复杂性，之前从未以便于学习理解的形式公开发表过。总体来说，本书采取了与实践相结合的方式，涵盖了用于电子战系统的主要微波分系统和元件，并研究了其许多新的有关特性和性能方面的问题。
随书光盘内电子书程序的用户界面简洁明了，便于用户选择想要运行的Applet程序。该电子书程序可以在所有安装了浏览器的微软Windows操作系统中运行（另需安装Java运行环境）。尽管最初的目的是向微波和电子战设计工程师们提供一整套供工作和学习使用的资料，但是该电子书程序也可以用做项目经理和销售经理的评估演示工具，甚至可以当做研究生和电子战装备操作人员进行训练拓展的辅助工具。

FuKwunHwang在网站（）上介绍彩虹如何形成的科普教学软件激发了我的灵感，我发现他的彩虹Applet程序使整个学习过程变得生动有趣，于是本书采用了这种Java解决方案。早先的各Applet程序是基于SimplePlot.java（）编写的，SimplePlot.java是一个结构合理、使用数学方程进行绘图的Applet程序，由ElizabethOdekirk编写并被如此命名。如果没有前期他人如此杰出的基础工作，该软件电子书项目也许就不会启动。自从与JavaApplet程序第一次邂逅，我对它的热衷就从未减退。我希望其他人也能染上这份痴迷，将该套书与光盘的思想收为己用。为了能鼓励系统设计者尝试使用JavaApplet程序进行建模的方法，第1章简明扼要地介绍了Applet程序，并在附录B中提供了如何编写和生成一个简单图形界面Applet程序的说明。任何完善Applet程序或有关新专题的想法和建议均可通过本书作者的网址（）提交，在此表示感谢。
如果没有他人前期的基础工作和来自生活在Philips和Racal的同事们和朋友们多年来的支持，如果没有与在英美两国电子战国防工业界的熟人和朋友们一起分享的思想和技术，如果没有同参谋人员和朋友们在全球联合军事行动中服役获得的各种机会和作战经验，本书是不可能完成的。

Applet程序汇总
1.JavaApplet程序
这个简单的演示程序用50行Java代码写成，具备人机交互的图形界面，能够显示一个基本的数学函数波形。
2.dBmi:dBW/m2量纲转换Applet程序
进行接收机系统灵敏度定义所采用的两种量纲dBmi和dBW/m2之间的相互转换。
3.级联噪声系数Applet程序
计算多达四级级联的放大元件或衰减元件的总噪声系数和噪声温度。
4.微波传输线Applet程序
演示传输线的特性和原理，包括有效功率、电压驻波比、线路电压、线路阻抗及匹配。
5.级联失配分析Applet程序
准确计算中间加入可变衰减器的两个级联传输线元件的电压驻波比。
6.传输线滤波器Applet程序
设计五阶的传输线和短截线低通微波滤波器。巴特沃思响应和切比雪夫响应：演示对线路阻抗、负载匹配和插入损耗的容限。
7.定向耦合器Applet程序
演示在一系列端口匹配情况下，具有不同中带中带是指通带频率响应中两-3dB点间的频带。耦合值的无耗和有耗定向耦合器的工作。
8.微带耦合器Applet程序
该Applet程序包含了最新发布的设计规则，以准确设计频率范围为1~20GHz的微带宽边耦合线定向耦合器。
9.SPURII混频器Applet程序
演示单端混频器、单平衡混频器和双平衡混频器这三种类型混频器中产生的高至七阶的交调分量，它们是本振电平和信号驱动电平的函数。
10.反射式天线方向图Applet程序
关于抛物面反射天线的设计和容限（演示主要设计参数如何影响抛物面反射天线的增益和波束宽度）。评估馈源照射(feedillumination)、焦距直径比与散焦对方向图和增益的影响。
11.阵列天线方向图Applet程序
绘制阵列天线方位方向图和俯仰方向图，提供馈源锐化、阵元尺寸、位置和数目等设置选项。
12.天线极化耦合Applet程序
演示一对任意极化方式天线的功率耦合损失和极化特性。
13.天线近场功率Applet程序
绘制大孔径天线近场中由测试天线接收的功率密度和功率。接收天线可偏离被测天线视轴放置。
14.放大器动态范围Applet程序
演示放大器压缩斜率和信号电平对高至七阶的交调分量产生的影响。
15.信号+噪声矢量限幅仿真Applet程序
使用频率分量表现限幅过程的矢量仿真程序。
16.限幅放大器工作Applet程序
演示限幅放大器对位于限幅区和通过限幅区的信号、噪声和信噪比的影响。
17.压缩放大器设计Applet程序
探究使用限幅求和或多级检测等方法来设计对数或指数压缩放大器。
18.视频噪声率统计特性Applet程序
计算不同视频频带频率响应特性和不同频响阶数下的正斜率过零率和正噪声峰值出现率。
19.信号检测概率Applet程序
图解说明信号+高斯噪声的基本概率分布和门限触发概率。
20.脉冲门限设定Applet程序
该程序像示波器那样对不同类型接收机中一个脉冲上的脉冲触发概率和门限滞后下降概率进行表示。
21.接收机门限触发概率Applet程序
显示在各种不同类型和不同设计的接收机中门限附近的脉冲触发概率。
22.视频-“或”门限Applet程序
在门限设置前，主要信号存在于一路或两路信道时，演示用于合并多接收机信道的视频-“或”逻辑电路的触发性能与信号-噪声性能。
23.矢量门限设定Applet程序
比较不同矢量接收机门限设定算法。其性能作为门限和信噪比的函数予以显示。
24.多采样非相参积累Applet程序
显示对不同的视频频带频响特性在一个视频脉冲上使用多个采样来优化非相参积累对信噪比的改善。
25.鉴频器SNRO和噪声谱Applet程序
演示工作频带上的输出信噪比（SNRO），其中，增益和噪声系数变化可以调整。
26.定向耦合乘法器Applet程序
对使用检波二极管作为射频乘法器的90°3dB耦合器建模。
27.射频放大器和DLVA级联Applet程序
演示级联的检波/对数视频放大器（DLVA）+射频放大器的性能。
28.脉冲滤波失真Applet程序
演示RF滤波带宽、脉冲宽度和频率偏移对输出脉冲波形的影响。
29.压缩接收机性能Applet程序
演示压缩接收机的性能以及脉冲宽度、上升时间、相对时延、射频偏移和DDL参数对压缩增益的影响。
30.数字FFT接收机性能Applet程序
对数字FFT（FastFourierTransform，快速傅里叶变换）接收机的工作进行仿真；演示窗口函数、脉冲宽度、上升时间、相对时延、频率偏移、位数、ADC线性度和时钟抖动的影响；对信号重叠和复信号建模。
31.接收机灵敏度比较Applet程序
演示常见的八种类型微波接收机的灵敏度和信噪比性能。
32.圆形矩阵测向阵列Applet程序
图解说明由给N元圆形测向阵列馈送信号的N端口巴特勒矩阵所产生的各相位模的设计容限。
33.解模糊设计Applet程序
对用于瞬时测频（IFM）的四鉴别器相位编码系统和多基线干涉仪测向系统进行解模糊设计。
34.IFM和干涉仪设计Applet程序
演示设计容限对双鉴别器IFM系统或双基线干涉仪系统的影响。
35.比幅测向Applet程序
用于比幅测向系统设计和三种常见算法的评估。对包括用户输入的方向图在内的各种实际天线方向图进行测向误差分析。
36.傅里叶变换误差分析Applet程序
分析在使用可修改长度的傅里叶变换时测向误差数据的类型结构。程序也可以输入用户测量数据。该Applet程序是一种通用的傅里叶分析和相关分析工具。
37.比幅测向解干涉测量模糊Applet程序
显示使用比幅测向系统解干涉仪测向系统最短基线模糊的模糊容限。
38.ESM探测距离Applet程序
显示远场接收到的从发射机由海面路径传播过来的功率电平。
39.雷达探测距离Applet程序
显示远场接收到的从雷达目标由海面路径反射过来的功率电平。
40.海面闪烁效应Applet程序
对在发射机和接收机之间出现海面波浪斜度的影响进行建模，该现象引起海面对接收信号反射部分的变化。
41.双站反射Applet程序
显示在双站情况下的恒定时延曲线和恒定RCS目标反射信号的功率曲线。
42.ESM杂波模型Applet程序
显示当雷达和ESM接收机都处于地杂波环境或沿海区域时从复杂调制脉冲雷达接收到的功率时间响应。
43.杂波的空域去相关Applet程序
显示受到本地杂波影响时接收到的来自复杂调制脉冲雷达的幅度和到达方向关于时间的响应曲线。
44.无源定位Applet程序
比较具有随机误差的测向定位系统和TDOA定位系统的定位精度。
45.ESM灵敏度优势Applet程序
显示位于已知雷达截面积（RCS）平台的ESM系统的灵敏度和距离优势概率。
46.干扰机防护区Applet程序
显示工作在自卫状态或面防御模式的干扰机的防护区。