被动雷达接收机的类型有哪些？

被动雷达接收机在电子支援与侦察、反辐射被动雷达系统中得到广泛应用。被动雷达接收机是反辐射导弹的关键部件，它完成对辐射源信号的捕捉和跟踪，需要对雷达信号实现特征提取、识别以及威胁评估，最终上报探测到的雷达信号的角度信息，保证导弹实时跟踪目标直至命中。在宽带被动导引系统中，被动雷达数字接收机完成的主要任务包括下面几方面。

（1）信号检测。实现宽带系统下的雷达脉冲信号检测，主要面对低信噪比下的信号检测、适应信号和接收环境的动态阈值检测等问题。

（2）信号参数测量。完成每个雷达脉冲的参数测量，从而形成脉冲描述字（PDW）。主要参数包括载波频率（CF）、入射方向（DOA）、脉冲宽度（PW）、脉冲重复周期（PRI）、脉冲幅度（PA）、到达时间（TOA）、信号带宽（BW）、起始频率、终止频率，等等。同时，现代接收机还面临LPI信号的脉内参数测量等问题，如调制斜率、相对编码形式等。

（3）信号识别。主要分为两部分，即脉间调制识别与脉内调制识别。脉间调制识别根据PDW通过聚类分析分选出同一部雷达（辐射源）发射的感兴趣的雷达信号。脉内调制识别主要是指针对单个脉冲实现对本脉冲的人为有意调制识别，如调频或调相调制等。同时随着技术的发展及侦察的需要，对特定辐射源的识别即无意调制识别，也已经成为当前接收机附带的重要功能。

（4）信号跟踪。对感兴趣信号或威胁等级高的信号完成信号跟踪，输出信号方位与俯仰角度信息，从而为侦察系统或导引头提供实时信号跟踪的可能。

早期的电子器件都是模拟的，因此，传统的被动雷达接收机都是由模拟器件组成的，接收机一般体积较大、灵活度低、功耗较高、集成度低、不可动态随时调整、投入成本较大。随着科技的发展和数字技术的进步、模数转换器（ADC）以及数字集成电路的发展，接收机逐渐步入数字化时代，数字接收机也成为现代雷达接收机的研究热点。

主要接收机形式

传统的电子战接收机都是模拟的，尤其是模拟信道化接收机，需要数目较多的单个接收机才能实现大带宽的同时覆盖，信道均衡性和灵敏度也较差。传统模拟接收机从结构上大致分为六类，分别是晶体视频接收机、超外差接收机、瞬时测频接收机、信道化接收机、压缩接收机和布莱格接收机。另外，随着技术的发展，微波光子接收机也是一类重要的接收机。

1. 晶体视频接收机

晶体视频接收机是一种最简单的侦察接收机，它可以简单到在一定频段内只由一个晶体检波二极管和视频放大器组成，在这个频段内只要雷达信号超过一定级别的强度，视频放大器输出信号超过一个规定的电压，即认为发现了雷达信号，完成检波功能。

晶体视频接收机在频率上是宽开的，其接收灵敏度相对较低，动态范围一般很小，无法处理同时到达的信号。晶体视频接收机的结构见图1.11。

2. 超外差接收机

超外差接收机使用的是利用本地产生的振荡器与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预先确定的频率的方法。超外差接收机有效解决了原来高频放大式接收机输出信号弱、稳定性差的问题，且输出信号具有较高的选择性和较好的频率特性，易于调整。超外差接收机的结构见图1.12。

超外差接收机的灵敏度一般较高，可以做到优于-70 dBmW，且动态范围大，能同时接收多个信号。但是，输入带宽一般较窄，超外差接收机的一个重要特征是可以针对几乎任意带宽进行设计，在接收灵敏度和覆盖带宽间提供了某种平衡，适用于连续波信号和窄带信号的分离。

图1.12　超外差接收机的结构

3. 瞬时测频接收机

瞬时测频（Instantaneous Frequency Measurement，IFM）是一种基于相位比较法的频率测量方法，在现代电子战中适用于电子情报侦察、雷达告警等应用。相关器是IFM接收机的核心单元，延时为的信号与输入信号构成相关器，从而确定输入信号频率。采用了IFM的侦察接收机称为瞬时频率测量接收机，具有结构简单、侦察频带宽、分辨率高等优点，广泛应用于多种电子战设备中。瞬时测频（IFM）接收机的结构见图1.13。

图1.13　IFM接收机的结构

瞬时测频接收机的瞬时带宽很宽，可以覆盖到2～18 GHz，同时其可以在极短的时间内测得信号的频率，具有高的频率分辨精度，能够适应窄脉冲的处理，对0.1 μs的脉冲进行测量时能够达到1 MHz的精度，但对同时到达信号的处理会产生错误的频率信息。

4. 信道化接收机

信道化接收机是对接收信号带宽进行划分接收的接收机，主要利用滤波器进行频带划分，早期的信道化接收机都是由模拟器件组成的，设计多信道的信道化接收机时需要设计多个模拟带通滤波器来组成不同的接收机，从而完成整个信道的划分，信道均衡性差、硬件消耗和体积随信道数目的增加而急剧增大，成本较高。另外，窄带滤波器的暂态效应使得脉冲前后产生“兔耳效应”，不适用于频率分辨率要求高的应用场景。信道化接收机的结构见图1.14。

5. 压缩接收机

压缩接收机是一种实现频率快速搜索的超外差接收机。普通超外差接收机的扫频速度和频率分辨率之间的矛盾是制约搜索速度的一个关键因素，通过使用压缩滤波器能够把带宽较宽的线性调频信号压缩为窄脉冲，缓解扫频速度和频率分辨率之间的矛盾。压缩接收机可以快速扫描一个宽范围波段，可以检测同时到达信号的频率和信号强度，具有良好的接收灵敏度，但识别信号的调制类型较为困难。压缩接收机的结构见图1.15。

▲图1.14　信道化接收机的结构

图1.15　压缩接收机的结构

输入信号通过一个由本地扫频源作为本振源的混频器转换为线性调频（chirp）信号，信号经过压缩（色散延迟线）被压缩成短脉冲。这些短脉冲经检波后变为视频信号。每个输出脉冲在时间上相对于本振扫描起始点的位置，表示与其对应的输入信号的频率。

6. 布莱格接收机

布莱格接收机采用一个光学布莱格小室来完成频率分离，输入的RF信号被变换成在布莱格小室中传播的声波，布莱格小室使入射的直行激光束发生偏转，偏转激光束的位置是输入频率的函数，图像检测装置用来把激光束输出的光信号变换为时频信号，完成信号检测。布莱格接收机最大的优点是简单，只需要少量部件就可实现大量信道化，这些部件主要包括激光器、偏转器、两个光学透镜、布莱格小室和一个图像检测装置。

表1.1给出了现有各种接收机的性能对比。

通过表1.1的对比分析可以看出，布莱格接收机、压缩接收机和信道化接收机的整体性能很好，但布莱格接收机采用光学布莱格盒信号进行频谱分离，系统的复杂度高、动态范围低。压缩接收机用色散延迟线把输入射频信号压缩成一个窄带脉冲，数据处理率很高，而且信号压缩产生的旁瓣会影响系统的检测性能并丢失信号的脉内调制信息。信道化接收机通过模拟或数字滤波器组对接收信号进行频域信道划分，可实现不同频率信号的分离，能接收时域重叠信号，具有高的灵敏度和频率分辨率，截获概率接近 100%，选择性和抗干扰能力强，保真度与超外差接收机相近，是目前较为实用且满足电子战需求的宽带接收机结构。其主要缺点是结构复杂、体积大、系统质量大、功耗和成本高，一定程度上限制了其发展。然而，随着ADC、数字集成电路和数字信号处理技术的不断发展，接收机在不断向数字化方向发展，弥补了模拟信道化接收机的缺点。

表1.1　不同接收机的性能对比

7. 微波光子接收机

现有以微波技术为处理核心的接收机面临技术瓶颈，主要体现在瞬时带宽、系统灵敏度、小型化、低功耗等方面。光子技术与生俱来地具有大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等特性，同时，光子系统具有质量轻、体积小、可集成等特点，这为传统技术提供了解决技术瓶颈的新思路。

目前，微波光子接收机（其链路结构见图1.16）实际上是一套光电混合系统，前端的天线接收及后端的中频处理依然是电信号处理。但对于原来的微波混频、微波干涉、波束合成，则可采用光路实现处理。当然，随着技术的发展，利用光处理可实现更多的信号处理，提高处理速度。利用微波光子实现接收机主要有以下优点。

图1.16　微波光子接收机的链路结构

（1）损耗小。相对于微波系统，微波光子接收机采用光纤处理，信号损耗较小。射频电缆传输损耗约为0.2～1 dB/m，长距离传输时需多级放大才能补偿信号衰减，而这必然引入大量的非线性和噪声，增加了能耗。利用超低损耗的光纤（传输损耗仅有0.0002 dB/m）可取代体积大、质量大、损耗大和易被电磁干扰的同轴电缆。

（2）灵敏度高。相对于微波链路，光处理链路具有较低的相位噪声和系统噪声，因此可以进一步提高接收机的灵敏度。如利用微波光子技术实现的光电振荡器（OEO），可产生数兆赫兹到数百兆赫兹的高频谱纯度微波或毫米波信号，相位噪声可以到达接近量子极限的-163 dBc/Hz@10kHz，是一种理想的高性能微波振荡器。

（3）大瞬时带宽。传统的声表面波信道化滤波器组和声光信道化接收机受声波调制带宽的限制，瞬时带宽不超过几吉赫兹。另外，随着高速模数转换器（ADC）和数字信号处理技术的快速发展，较好的技术水平能生成与处理的信号带宽往往低于几吉赫兹，但现有ADC很难直接对数十吉赫兹带宽的信号直接采样。受益于光子技术的大带宽，微波光子技术提供了超大带宽雷达信号产生的可能性，可处理几十吉赫兹带宽的信号。如利用光频时映射法，可以产生高达50 GHz的超大带宽信号。

美国DARPA近年来设立了数十个项目支持核心微波光子器件、光电振荡器、光任意波形产生（OAWG）、光模数转换（OADC）、模拟光子信号处理、模拟光子前端、光电集成等技术的研究。

以光模数转换技术为例，目前利用半导体和光纤锁模激光器可以产生采样速率为40～100 GHz的光采样脉冲。光采样脉冲的宽带可达皮秒（ps）级，甚至飞秒（fs）级，可实现直接对射频0.2～40 GHz信号的光采样。目前光学ADC主要有两种工作模式，即全光学模数转换器（OADC）和电-光模数转换器（E-OADC），两种转换器均处于研究阶段。

利用微波光子技术可以构成微波光子信道化接收机，即在光域将宽带的接收信号分割到多个窄带的处理信道中，然后对每个窄带信道中的接收信号进行光电探测和信号处理。相比传统信道化接收机，微波光子信道化具有较强的抗电磁干扰能力、较大的承载带宽和瞬时带宽、极低的传输损耗等显著优势，而且信道化本质上是一个多通道并行处理系统，而光域丰富的光谱资源和灵活的复用手段（如波分复用）与此不谋而合。因此，微波光子信道化得到了广泛关注。采用微波光子实现信道化，依然面临滤波器设计难题，窄带、通带平坦，阻带抑制比大及滤波边沿陡峭的滤波器组，无论是集成技术还是分立元件，都比较难以实现。同时，由于光电探测将丢失相位信息，该信道化方法通常只能实现对信号有无的判断，无法得到信号中的信息。

编辑：黄飞