一种微波变频通道一致性的校正研究

刘飞 吴伟伟 王星宇

随着电子对抗专业的发展，电磁环境越来越复杂，信号密度不停的增加，各种雷达脉冲信号重叠的概率越来越高，当前对接收机的要求：高灵敏度，同时到达信号的检测能力，高测频精度和高频率分辨力。传统模拟接收机已经无法满足当前战场环境下的要求，越来越多的电子侦察设备中使用数字信道化接收机。数字信道化接收机能够克服传统模拟接收机的很多缺点，可以获得很好的测频精度及同时到达信号的测量能力。由于受限于目前器件水平的发展，数字信道化接收机仅能对频率较低的中频信号采样，接收，测量。故需要一套微波前端变频系统将频率较高的射频信号变频至频率较低的中频信号供数字信道化接收机使用。本文的下面部分将对具体阐述一种微波前端变频系统，并对该变频系统进行改良。最终根据改良后的方案在侦察设备上进行验证。

1.一种前端微波变频系统介绍

当前一般侦察设备中使用的数字信道化接收机需要对雷达信号的频率，脉宽，重复周期，幅度，方位进行测量。对方位进行测量时，最常用的方法有多波束比幅测向法。多波束比幅测向法需要前端有多个天线对雷达信号进行侦收，根据不同天线接收的雷达信号幅度差值，计算出雷达信号的方位值。故数字信道化接收机需要接收多路中频信号对其采样，测量，计算雷达信号方位。一种较为经济的变频系统如图一所示：

在该套变频系统中，首先由多波束天线接收雷达信号，从多个天线中首先预选三路射频信号，经过射频开关网络组，选择出三路天线中雷达信号幅度最大的天线放在中间，其他两路根据最大天线的波束号，放在最大天线的左边与右边。然后经过微波变频系统对三路射频信号下变频至中频信号，以供数字信道化接收机使用。在这套方案中，由于未采用所有多波束天线的变频而仅将三路天线的雷达信号进行变频，故较为经济节约。众所周知，在微波进行变频时，由于微波器件的个体差异性及不同射频频率之间存在的差损差异性，三路变频下来的雷达信号幅度并不能完全与多波束天线接收时的雷达射频信号幅度值保持一致性即所谓的微波变频通道一致性。这样会导致数字信道化接收机测量方位时，误差偏差较大。

2.对微波前端变频系统改进

为了尽量减小这种变频通道间的差异性，使数字信道化接收机测量的方位尽量准确。需要对以上这套变频系统进行校正。众所周知，中频信号比射频信号在经过各种电缆及微波器件时，差损较小，并且随着频率的变化，差损差异性变化较小。具体改进如图二所示：

如图二所示，对比之前的方案，将微波变频系统提升到开关网络选择之前，这样在进行微波开关网络组选择之前，就将射频信号变频到中频信号，这样信号微波网络开关组使用的频率为中频信号，中频的微波网络开关组不同端口之间的衰减一致性相对射频信号较一致。

在微波变频系统里面加入自校正功能，自校正功能对于从天线根据不同波束号选择下来的射频信号以及在微波变频里面使用的本振信号频率对各个通道间不同幅度进行校正，使得不同频率在不同波束号间在经过微波开关网络组之后处于不同顺序后，幅度一致性得到一定校正。

3.结论

根据以上设计，搭建了上面的微波变频系统，并对该变频系统校校正流程：正前和校正后的微波通道一致性进行了测试。以下为搭建的微波变频系统测试数据，如表4-1、4-2所示：

从校正前后我们可以发现该微波变频通道在同一頻率下不同天线波束间的一致性比校正前改善约1.5dB左右，这对于改善数字接收机的测向精度起到比较大的作用。