一種微波變頻通道一致性的校正研究

劉飛 吳偉偉 王星宇

隨著電子對抗專業的發展，電磁環境越來越復雜，信號密度不停的增加，各種雷達脈沖信號重疊的概率越來越高，當前對接收機的要求：高靈敏度，同時到達信號的檢測能力，高測頻精度和高頻率分辨力。傳統模擬接收機已經無法滿足當前戰場環境下的要求，越來越多的電子偵察設備中使用數字信道化接收機。數字信道化接收機能夠克服傳統模擬接收機的很多缺點，可以獲得很好的測頻精度及同時到達信號的測量能力。由于受限于目前器件水平的發展，數字信道化接收機僅能對頻率較低的中頻信號采樣，接收，測量。故需要一套微波前端變頻系統將頻率較高的射頻信號變頻至頻率較低的中頻信號供數字信道化接收機使用。本文的下面部分將對具體闡述一種微波前端變頻系統，并對該變頻系統進行改良。最終根據改良后的方案在偵察設備上進行驗證。

1.一種前端微波變頻系統介紹

當前一般偵察設備中使用的數字信道化接收機需要對雷達信號的頻率，脈寬，重復周期，幅度，方位進行測量。對方位進行測量時，最常用的方法有多波束比幅測向法。多波束比幅測向法需要前端有多個天線對雷達信號進行偵收，根據不同天線接收的雷達信號幅度差值，計算出雷達信號的方位值。故數字信道化接收機需要接收多路中頻信號對其采樣，測量，計算雷達信號方位。一種較為經濟的變頻系統如圖一所示：

在該套變頻系統中，首先由多波束天線接收雷達信號，從多個天線中首先預選三路射頻信號，經過射頻開關網絡組，選擇出三路天線中雷達信號幅度最大的天線放在中間，其他兩路根據最大天線的波束號，放在最大天線的左邊與右邊。然后經過微波變頻系統對三路射頻信號下變頻至中頻信號，以供數字信道化接收機使用。在這套方案中，由于未采用所有多波束天線的變頻而僅將三路天線的雷達信號進行變頻，故較為經濟節約。眾所周知，在微波進行變頻時，由于微波器件的個體差異性及不同射頻頻率之間存在的差損差異性，三路變頻下來的雷達信號幅度并不能完全與多波束天線接收時的雷達射頻信號幅度值保持一致性即所謂的微波變頻通道一致性。這樣會導致數字信道化接收機測量方位時，誤差偏差較大。

2.對微波前端變頻系統改進

為了盡量減小這種變頻通道間的差異性，使數字信道化接收機測量的方位盡量準確。需要對以上這套變頻系統進行校正。眾所周知，中頻信號比射頻信號在經過各種電纜及微波器件時，差損較小，并且隨著頻率的變化，差損差異性變化較小。具體改進如圖二所示：

如圖二所示，對比之前的方案，將微波變頻系統提升到開關網絡選擇之前，這樣在進行微波開關網絡組選擇之前，就將射頻信號變頻到中頻信號，這樣信號微波網絡開關組使用的頻率為中頻信號，中頻的微波網絡開關組不同端口之間的衰減一致性相對射頻信號較一致。

在微波變頻系統里面加入自校正功能，自校正功能對于從天線根據不同波束號選擇下來的射頻信號以及在微波變頻里面使用的本振信號頻率對各個通道間不同幅度進行校正，使得不同頻率在不同波束號間在經過微波開關網絡組之后處于不同順序后，幅度一致性得到一定校正。

3.結論

根據以上設計，搭建了上面的微波變頻系統，并對該變頻系統校校正流程：正前和校正后的微波通道一致性進行了測試。以下為搭建的微波變頻系統測試數據，如表4-1、4-2所示：

從校正前后我們可以發現該微波變頻通道在同一頻率下不同天線波束間的一致性比校正前改善約1.5dB左右，這對于改善數字接收機的測向精度起到比較大的作用。