对超外差接收机的干扰技术研究*

余 强，毕大平，贺 彬，徐梁昊

（1.解放军95910部队，甘肃 酒泉 735000；2.电子工程学院，合肥 230037；3.安徽省电子制约技术重点实验室，合肥 230037）

对超外差接收机的干扰技术研究*

余 强1，毕大平2，3，贺 彬2，徐梁昊2

（1.解放军95910部队，甘肃 酒泉 735000；2.电子工程学院，合肥 230037；3.安徽省电子制约技术重点实验室，合肥 230037）

超外差接收机具有频率分辨力高、灵敏度高、动态范围宽、测频范围大等特点，由于其结构相对简单，可靠性强，已经成为电子情报侦察中必备的测频接收机。通过对超外差接收机的测频原理进行推导建模，提出采用步进频率连续波和线性调频信号对其实施干扰，达到了保护己方雷达信号的目的，并通过仿真验证，对比了两种信号的干扰效果。

超外差接收机，测频，干扰

0 引言

超外差式接收机是超外差电路的典型应用［1，6］，搜索式超外差接收机的核心在于通过改变本振频率实现频率搜索，由于中频频率比射频频率低，可得到良好的选择性和很高的放大量，因此，搜索式超外差接收机的灵敏度高、选择性好；同时，由于中频信号完整地保存了射频信号的频率和相位信息，幅度失真小，能检测宽脉冲线性调频信号和相位编码信号，且便于实现，所以超外差接收机广泛用于频率测量场合［2］，正是由于超外差接收机广泛运用，导致其对己方雷达的威胁较大，本文从雷达反侦察的角度出发，采取有源干扰的方式保护雷达的正常工作。

1 超外差接收机建模

1.1 超外差接收机的基本特点

超外差接收机主要由带通滤波器、低噪声放大器、混频器、中频放大器等元件组成［3］。一般而言，超外差接收机具有以下特点：

①频率分辨力高。超外差接收机进行搜索式测频过程中，只有中频信号fI落入中放通频带时，接收到的雷达信号才能产生输出，通常中放通频带可以达到数百兆，而中放带宽为数兆；②灵敏度高和动态范围宽。接收机的中放带宽的宽窄正比于其内部噪声，由于超外差接收机在混频过程之前采用射频放大技术，再加上较窄的中放带宽，使得其灵敏度很高，而采用多级放大器技术使得接收机具有大的动态范围；③宽的测频范围。由于接收机的测频本振调谐范围能够达到几个倍频程，使得超外差接收机具有较大的测频范围；④截获概率低。由于接收机的频率分辨力与截获概率存在矛盾，所以在需要较高的频率分辨力的同时只能降低接收机的截获概率［5，7］。

1.2 超外差接收机测频过程建模

超外差接收机的测频过程建模如下：

式（1）中，a0，a1，…，an可以表示如下：

当p=1，q=1时的频率组合分量是有用项的乘积得到，而其他的组合均为无用项乘积产生，为了获得理想有用频率组合分量，通过减小或减小高阶相乘项及其产生的无用组合频率分量，可以获得良好的频谱搬移特性。那么，将式（3）改写成的幂级数得到：

其中，

当fI的输出值落入中频带内时（一般可设接收机中频为200 MHz，带宽为20 MHz），通过公式，反推出所测频率，然而由于无法做到精确测频，需要通过以鉴频器为主形成的AFC（自动频率控制电路）进行频率精测，AFC电路框图如下：

如图2可知，AFC电路的目的是确保信号频率fs与接收机的本振频率fL的差值fI等于或者接近接收机的额定中频fIO=200 MHz，具体流程是由鉴频器将频率误差转换成误差电压，通过接收机控制器中的A/D变换将误差电压转换为误差控制码，将误差控制码与频率综合器中的频率码综合产生出“对准”频率。

2 对超外差接收机的有源干扰方法

2.1 干扰信号波形设计

本文拟采用具有一定带宽的线性调频信号或者是步进频率连续波（Stepped Frequency Continuous Wave，SFCW）信号对超外差接收机的测频过程实施干扰，LFM信号以及SFCW信号的作用机理较为类似，两者均为宽频带信号，都能够同时满足从频域和时域对己方需要保护的雷达信号进行覆盖。

SFCW信号的波形可以表示为：

式

（9）中，ACW为干扰信号的幅度，fCWi为第i（1≤i≤N）个频点相对应的频率（N为SFCW信号的步进数），φ0为初始相位，T1为点频持续时间。

LFM信号的波形可以表示为：

式（10）中：k为LFM信号的调制斜率，k=B/T2（为LFM信号带宽）；fFM为t时刻信号对应的频率；T2为脉冲宽度。

调制函数u（t）可以表达为：

2.2 干扰可行性分析

从上述的测频原理推导可知，超外差式接收机测频过程较为简单，具有较高的频率分辨率、高灵敏度、宽动态范围等特点，不足之处则是由于超外差接收机的瞬时测频范围为中放的带宽大小导致其截获概率较低。超外差接收机在整个侦察带宽内进行步进搜索，通过频域将时域上重叠的信号分选出来，并分别进行频率测量，对于超外差接收机本振fL（其中fL=fLO+t·△f）按照时间t线性变化进行步进式搜索，通过超外差测频原理可知，对于LFM信号和SFCW信号测量时，由于超外差接收机的中频带宽较窄，导致其对于LFM信号或者SFCW信号的测量只是真实信号的一部分，而输出的这部分信号的视频脉冲取决于超外差接收机此时的搜索状态，所以容易得知，超外差接收机的输出是LFM信号或SFCW信号的某一部分。己方雷达与干扰系统同处于同一波束内，己方雷达发射信号经过干扰系统，保证了LFM信号以及己方雷达信号时域及频域上的重叠，其时频分布如图2所示。

那么运用LFM或者SFCW信号从时域和频域对己方雷达信号进行覆盖，超外差接收机无法对频域和时域重叠信号分离，那么其输出结果无外乎两种情况：①测量结果为己方雷达信号（小概率）；②测量结果为除去己方雷达信号的其他任意部分（大概率）。对于第1种情况，由于LFM信号或SFCW信号对己方雷达信号的覆盖，使得接收机实际输出结果为干扰信号。对于第2种情况，接收机的输出为LFM信号或SFCW信号的一部分（除去覆盖己方雷达信号的部分）。上述情况表明超外差接收机对时频域覆盖的干扰信号加雷达信号进行测量，在整个测量过程结束后，接收机无法正确识别被保护的雷达信号而达到干扰目的。

3 干扰效果仿真分析

为不失一般性，假设采用的LFM信号和SFCW信号带宽均为200 MHz，并对2 GHz～2.2 GHz的频点进行覆盖，己方保护雷达信号频率为2.05 GHz、2.1 GHz、2.15 GHz 3个频率，本文对受到LFM信号或者是SFCW信号干扰下的超外差接收机进行了干扰仿真验证，干扰信号则对保护信号进行频域的覆盖，仿真输出结果如图3、图4所示。

从以上输出结果来看，己方雷达信号的频点用圆圈标出，容易得出以下结论：由于LFM以及SFCW信号对需要保护的己方雷达信号进行了覆盖，超外差接收机在测频时根据当前的工作状态，得到一系列频率随机变化的频点，由于SFCW信号的频率为步进变化，在超外差接收机采用相同模式的搜索状态下，输出的频点不如LFM信号的频点覆盖程度高。从仿真结果来看，己方的雷达信号与干扰信号“重叠”，无法被正确检测，达到了保护己方信号的目的，通过对比实验结果，不难看出，SFCW信号由于步进频率选择的步幅△f较大，使得其对于2.1 GHz、2.15 GHz两个频点没有起到“保护”作用，由此可以看出，采取SFCW信号进行覆盖时，步进频率△f越小，SFCW信号对所要保护信号的掩护概率越大，掩护效果也就越好。为了验证上述推理，分别设SFCW信号的步进频率△f=10MHz、5MHz、2MHz、1 MHz，超外差接收机的测频仿真结果如图5所示。

由图6可知，当SFCW信号的步进频率△f减小时，从超外差接收机输出的测频结果得知，干扰效果明显增加，所以将上述结果与图4、图5相比较，不难得出结论：当SFCW信号的步进频率△f无限减小时，其干扰效果等同于LFM信号的干扰效果，达到保护己方雷达信号的目的。

4 结束语

本文针对超外差接收机特有的工作模式，从雷达反侦察的角度出发，提出采用SFCW信号和LFM信号对接收机进行干扰。通过对超外差接收机的测频原理分析以及接收机受到干扰后的测频结果仿真，验证了干扰效果，并且得出在SFCW信号的步进频率△f较大的情况下，LFM信号对于接收机的干扰效果优于SFCW信号，为今后的进一步研究提供了思路。

［1］付莉.浅谈超外差接收机工作原理及应用［J］.计算机工程应用技术，2011，32（3）:3972-3973.

［2］刘晓东，陶东香，茹东生.现代测频接收机综述［J］.机械与电子，2010（21）：608-610.

［3］朱祖德.多种雷达接收机的特点分析［J］.现代雷达，2010，22（10）：84-86.

［4］罗景青.雷达对抗原理［M］.北京：解放军出版社，2003.

［5］Wiley R G.ELINT:The Interception and Analysis of Radar Signals［M］.London：Artech House，2006.

［6］Dennis D V.Electronic Warfare Receiving Systems［M］. London:Artech House，1993.

［7］Grogoire D G，Singletary G B.Advanced ESM AOA and Location Techniques［C］//Aerospace and Electronics Conference NAECON，1989.

Jamming Technology Study of Superheterodyne Receiver

YU Qiang1，BI Da-ping2，3，HE Bin2，XU Liang-hao2
（1.Unit 95910 of PLA，Jiuquan 735000，China；2.Electronic Engineering Institute，Hefei 230037，China；3.Key Laboratory of Electronic Restriction，Hefei 230037，China）

The superheterodyne receiver has frequency resolution，high sensitivity，wide dynamic range and large range of frequency measurement，etc.Due to its simple structure，high reliability，has become the necessary frequency measuring receiver in electronic intelligence reconnaissance.This article through to the superheterodyne receiver frequency measuring principle is derived，use LFM signal and SFCW signal to jamming the receiver，in order to protect our radar signal，through simulation proof，compared the two kinds of signal interference effect.

superheterodyne receiver，frequency measure，jamming

TN973

A

1002-0640（2015）10-0056-04

2014-09-05

2014-10-25

军队预研基金资助项目（51333030103）

余 强（1990- ），男，四川成都人，硕士研究生。研究方向：电子对抗系统干扰技术。