被動雷達接收機在電子支援與偵察、反輻射被動雷達系統中得到廣泛應用。被動雷達接收機是反輻射導彈的關鍵部件，它完成對輻射源信號的捕捉和跟蹤，需要對雷達信號實現特征提取、識別以及威脅評估，最終上報探測到的雷達信號的角度信息，保證導彈實時跟蹤目標直至命中。在寬帶被動導引系統中，被動雷達數字接收機完成的主要任務包括下面幾方面。

（1）信號檢測。實現寬帶系統下的雷達脈沖信號檢測，主要面對低信噪比下的信號檢測、適應信號和接收環境的動態閾值檢測等問題。

（2）信號參數測量。完成每個雷達脈沖的參數測量，從而形成脈沖描述字（PDW）。主要參數包括載波頻率（CF）、入射方向（DOA）、脈沖寬度（PW）、脈沖重復周期（PRI）、脈沖幅度（PA）、到達時間（TOA）、信號帶寬（BW）、起始頻率、終止頻率，等等。同時，現代接收機還面臨LPI信號的脈內參數測量等問題，如調制斜率、相對編碼形式等。

（3）信號識別。主要分為兩部分，即脈間調制識別與脈內調制識別。脈間調制識別根據PDW通過聚類分析分選出同一部雷達（輻射源）發射的感興趣的雷達信號。脈內調制識別主要是指針對單個脈沖實現對本脈沖的人為有意調制識別，如調頻或調相調制等。同時隨著技術的發展及偵察的需要，對特定輻射源的識別即無意調制識別，也已經成為當前接收機附帶的重要功能。

（4）信號跟蹤。對感興趣信號或威脅等級高的信號完成信號跟蹤，輸出信號方位與俯仰角度信息，從而為偵察系統或導引頭提供實時信號跟蹤的可能。

早期的電子器件都是模擬的，因此，傳統的被動雷達接收機都是由模擬器件組成的，接收機一般體積較大、靈活度低、功耗較高、集成度低、不可動態隨時調整、投入成本較大。隨著科技的發展和數字技術的進步、模數轉換器（ADC）以及數字集成電路的發展，接收機逐漸步入數字化時代，數字接收機也成為現代雷達接收機的研究熱點。

主要接收機形式

傳統的電子戰接收機都是模擬的，尤其是模擬信道化接收機，需要數目較多的單個接收機才能實現大帶寬的同時覆蓋，信道均衡性和靈敏度也較差。傳統模擬接收機從結構上大致分為六類，分別是晶體視頻接收機、超外差接收機、瞬時測頻接收機、信道化接收機、壓縮接收機和布萊格接收機。另外，隨著技術的發展，微波光子接收機也是一類重要的接收機。

1. 晶體視頻接收機

晶體視頻接收機是一種最簡單的偵察接收機，它可以簡單到在一定頻段內只由一個晶體檢波二極管和視頻放大器組成，在這個頻段內只要雷達信號超過一定級別的強度，視頻放大器輸出信號超過一個規定的電壓，即認為發現了雷達信號，完成檢波功能。

晶體視頻接收機在頻率上是寬開的，其接收靈敏度相對較低，動態范圍一般很小，無法處理同時到達的信號。晶體視頻接收機的結構見圖1.11。

2. 超外差接收機

超外差接收機使用的是利用本地產生的振蕩器與輸入信號混頻，將輸入信號頻率變換為某個預先確定的頻率的方法。超外差接收機有效解決了原來高頻放大式接收機輸出信號弱、穩定性差的問題，且輸出信號具有較高的選擇性和較好的頻率特性，易于調整。超外差接收機的結構見圖1.12。

超外差接收機的靈敏度一般較高，可以做到優于-70 dBmW，且動態范圍大，能同時接收多個信號。但是，輸入帶寬一般較窄，超外差接收機的一個重要特征是可以針對幾乎任意帶寬進行設計，在接收靈敏度和覆蓋帶寬間提供了某種平衡，適用于連續波信號和窄帶信號的分離。

圖1.12　超外差接收機的結構

3. 瞬時測頻接收機

瞬時測頻（Instantaneous Frequency Measurement，IFM）是一種基于相位比較法的頻率測量方法，在現代電子戰中適用于電子情報偵察、雷達告警等應用。相關器是IFM接收機的核心單元，延時為的信號與輸入信號構成相關器，從而確定輸入信號頻率。采用了IFM的偵察接收機稱為瞬時頻率測量接收機，具有結構簡單、偵察頻帶寬、分辨率高等優點，廣泛應用于多種電子戰設備中。瞬時測頻（IFM）接收機的結構見圖1.13。

圖1.13　IFM接收機的結構

瞬時測頻接收機的瞬時帶寬很寬，可以覆蓋到2～18 GHz，同時其可以在極短的時間內測得信號的頻率，具有高的頻率分辨精度，能夠適應窄脈沖的處理，對0.1 μs的脈沖進行測量時能夠達到1 MHz的精度，但對同時到達信號的處理會產生錯誤的頻率信息。

4. 信道化接收機

信道化接收機是對接收信號帶寬進行劃分接收的接收機，主要利用濾波器進行頻帶劃分，早期的信道化接收機都是由模擬器件組成的，設計多信道的信道化接收機時需要設計多個模擬帶通濾波器來組成不同的接收機，從而完成整個信道的劃分，信道均衡性差、硬件消耗和體積隨信道數目的增加而急劇增大，成本較高。另外，窄帶濾波器的暫態效應使得脈沖前后產生“兔耳效應”，不適用于頻率分辨率要求高的應用場景。信道化接收機的結構見圖1.14。

5. 壓縮接收機

壓縮接收機是一種實現頻率快速搜索的超外差接收機。普通超外差接收機的掃頻速度和頻率分辨率之間的矛盾是制約搜索速度的一個關鍵因素，通過使用壓縮濾波器能夠把帶寬較寬的線性調頻信號壓縮為窄脈沖，緩解掃頻速度和頻率分辨率之間的矛盾。壓縮接收機可以快速掃描一個寬范圍波段，可以檢測同時到達信號的頻率和信號強度，具有良好的接收靈敏度，但識別信號的調制類型較為困難。壓縮接收機的結構見圖1.15。

▲圖1.14　信道化接收機的結構

圖1.15　壓縮接收機的結構

輸入信號通過一個由本地掃頻源作為本振源的混頻器轉換為線性調頻（chirp）信號，信號經過壓縮（色散延遲線）被壓縮成短脈沖。這些短脈沖經檢波后變為視頻信號。每個輸出脈沖在時間上相對于本振掃描起始點的位置，表示與其對應的輸入信號的頻率。

6. 布萊格接收機

布萊格接收機采用一個光學布萊格小室來完成頻率分離，輸入的RF信號被變換成在布萊格小室中傳播的聲波，布萊格小室使入射的直行激光束發生偏轉，偏轉激光束的位置是輸入頻率的函數，圖像檢測裝置用來把激光束輸出的光信號變換為時頻信號，完成信號檢測。布萊格接收機最大的優點是簡單，只需要少量部件就可實現大量信道化，這些部件主要包括激光器、偏轉器、兩個光學透鏡、布萊格小室和一個圖像檢測裝置。

表1.1給出了現有各種接收機的性能對比。

通過表1.1的對比分析可以看出，布萊格接收機、壓縮接收機和信道化接收機的整體性能很好，但布萊格接收機采用光學布萊格盒信號進行頻譜分離，系統的復雜度高、動態范圍低。壓縮接收機用色散延遲線把輸入射頻信號壓縮成一個窄帶脈沖，數據處理率很高，而且信號壓縮產生的旁瓣會影響系統的檢測性能并丟失信號的脈內調制信息。信道化接收機通過模擬或數字濾波器組對接收信號進行頻域信道劃分，可實現不同頻率信號的分離，能接收時域重疊信號，具有高的靈敏度和頻率分辨率，截獲概率接近 100%，選擇性和抗干擾能力強，保真度與超外差接收機相近，是目前較為實用且滿足電子戰需求的寬帶接收機結構。其主要缺點是結構復雜、體積大、系統質量大、功耗和成本高，一定程度上限制了其發展。然而，隨著ADC、數字集成電路和數字信號處理技術的不斷發展，接收機在不斷向數字化方向發展，彌補了模擬信道化接收機的缺點。

表1.1　不同接收機的性能對比

7. 微波光子接收機

現有以微波技術為處理核心的接收機面臨技術瓶頸，主要體現在瞬時帶寬、系統靈敏度、小型化、低功耗等方面。光子技術與生俱來地具有大帶寬、低傳輸損耗、抗電磁干擾等特性，同時，光子系統具有質量輕、體積小、可集成等特點，這為傳統技術提供了解決技術瓶頸的新思路。

目前，微波光子接收機（其鏈路結構見圖1.16）實際上是一套光電混合系統，前端的天線接收及后端的中頻處理依然是電信號處理。但對于原來的微波混頻、微波干涉、波束合成，則可采用光路實現處理。當然，隨著技術的發展，利用光處理可實現更多的信號處理，提高處理速度。利用微波光子實現接收機主要有以下優點。

圖1.16　微波光子接收機的鏈路結構

（1）損耗小。相對于微波系統，微波光子接收機采用光纖處理，信號損耗較小。射頻電纜傳輸損耗約為0.2～1 dB/m，長距離傳輸時需多級放大才能補償信號衰減，而這必然引入大量的非線性和噪聲，增加了能耗。利用超低損耗的光纖（傳輸損耗僅有0.0002 dB/m）可取代體積大、質量大、損耗大和易被電磁干擾的同軸電纜。

（2）靈敏度高。相對于微波鏈路，光處理鏈路具有較低的相位噪聲和系統噪聲，因此可以進一步提高接收機的靈敏度。如利用微波光子技術實現的光電振蕩器（OEO），可產生數兆赫茲到數百兆赫茲的高頻譜純度微波或毫米波信號，相位噪聲可以到達接近量子極限的-163 dBc/Hz@10kHz，是一種理想的高性能微波振蕩器。

（3）大瞬時帶寬。傳統的聲表面波信道化濾波器組和聲光信道化接收機受聲波調制帶寬的限制，瞬時帶寬不超過幾吉赫茲。另外，隨著高速模數轉換器（ADC）和數字信號處理技術的快速發展，較好的技術水平能生成與處理的信號帶寬往往低于幾吉赫茲，但現有ADC很難直接對數十吉赫茲帶寬的信號直接采樣。受益于光子技術的大帶寬，微波光子技術提供了超大帶寬雷達信號產生的可能性，可處理幾十吉赫茲帶寬的信號。如利用光頻時映射法，可以產生高達50 GHz的超大帶寬信號。

美國DARPA近年來設立了數十個項目支持核心微波光子器件、光電振蕩器、光任意波形產生（OAWG）、光模數轉換（OADC）、模擬光子信號處理、模擬光子前端、光電集成等技術的研究。

以光模數轉換技術為例，目前利用半導體和光纖鎖模激光器可以產生采樣速率為40～100 GHz的光采樣脈沖。光采樣脈沖的寬帶可達皮秒（ps）級，甚至飛秒（fs）級，可實現直接對射頻0.2～40 GHz信號的光采樣。目前光學ADC主要有兩種工作模式，即全光學模數轉換器（OADC）和電-光模數轉換器（E-OADC），兩種轉換器均處于研究階段。

利用微波光子技術可以構成微波光子信道化接收機，即在光域將寬帶的接收信號分割到多個窄帶的處理信道中，然后對每個窄帶信道中的接收信號進行光電探測和信號處理。相比傳統信道化接收機，微波光子信道化具有較強的抗電磁干擾能力、較大的承載帶寬和瞬時帶寬、極低的傳輸損耗等顯著優勢，而且信道化本質上是一個多通道并行處理系統，而光域豐富的光譜資源和靈活的復用手段（如波分復用）與此不謀而合。因此，微波光子信道化得到了廣泛關注。采用微波光子實現信道化，依然面臨濾波器設計難題，窄帶、通帶平坦，阻帶抑制比大及濾波邊沿陡峭的濾波器組，無論是集成技術還是分立元件，都比較難以實現。同時，由于光電探測將丟失相位信息，該信道化方法通常只能實現對信號有無的判斷，無法得到信號中的信息。

編輯：黃飛

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