現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)依靠復(fù)雜的信號處理和復(fù)雜的射頻調(diào)制脈沖。若沒有合適的信號設(shè)計(jì)驗(yàn)證,這些技術(shù)可能在關(guān)鍵交戰(zhàn)中可能失效,這對于操作者來說可能是災(zāi)難性的。確定雷達(dá)成功檢測和跟蹤目標(biāo)的能力,或電子戰(zhàn)系統(tǒng)識別威脅并避免檢測和跟蹤的能力可能具有挑戰(zhàn)性。先進(jìn)的射頻信號分析和射頻脈沖信號捕獲技術(shù)(可變分段長度、去交錯(cuò)、雙工IF實(shí)時(shí)分析),使設(shè)計(jì)人員能夠測量信號參數(shù)并確認(rèn)其雷就達(dá)或電子戰(zhàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)信號的動態(tài)變化對測量平臺構(gòu)成重大挑戰(zhàn):捕獲足夠的脈沖,正確地識別關(guān)于改變脈沖寬度和脈沖重復(fù)間隔模式的運(yùn)行/場景模式。如果沒有正確地捕獲這些動態(tài)場景,那么當(dāng)前作戰(zhàn)人員在實(shí)施關(guān)鍵任務(wù)過程中可能面臨挑戰(zhàn)。由雷達(dá)或電子戰(zhàn)系統(tǒng)產(chǎn)生的丟失脈沖可能導(dǎo)致不正確的威脅定位和跟蹤,或者甚至更糟糕的是,對諸如對地對空導(dǎo)彈威脅系統(tǒng)的干擾失敗。
雖然捕獲感興趣信號的方法有多種,但脈沖雷達(dá)和電子攻擊系統(tǒng)在交戰(zhàn)時(shí)數(shù)秒鐘內(nèi)以高脈沖密度運(yùn)行。傳統(tǒng)的測量技術(shù)往往具有低效的捕獲存儲。盡管諸如分段捕獲的工具傾向于緩解這個(gè)存儲問題,但具有新雷達(dá)和電子戰(zhàn)信號配置文件(例如交錯(cuò)脈沖寬度、PRI [脈沖重復(fù)間隔]等)的系統(tǒng)需要使用更自適應(yīng)的捕獲方法來捕獲感興趣的復(fù)雜場景??紤]到交錯(cuò)脈沖寬度和PRI情景(見圖1),表明正常的采集確實(shí)捕獲一些預(yù)期脈沖。然而,這種技術(shù)缺乏存儲深度來獲取整個(gè)感興趣的信號,這在一分鐘內(nèi)發(fā)生,而不是僅僅在幾秒鐘內(nèi)。分段捕獲雖然減輕了其中的一些問題,但對于小于用戶定義的分段捕獲長度的脈沖,往往會浪費(fèi)寶貴的捕獲存儲;它也可能會錯(cuò)過在固定段長度準(zhǔn)備重新啟動之前發(fā)生的脈沖。
圖1、分段的記憶
為了解決錯(cuò)過的脈沖挑戰(zhàn),可變長度門控采集是使用分段捕獲效率的更好方法,增加了靈活性來適應(yīng)變化的脈沖參數(shù)。不僅可能糾正錯(cuò)過的脈沖,而且用戶也能夠增加捕獲的總脈沖數(shù)。
利用統(tǒng)計(jì)圖和發(fā)射器過濾形成可視化情景
現(xiàn)在存儲利用問題得到解決,隨著數(shù)百萬個(gè)脈沖的捕獲,需要一種更好和更有效的觀測方法來獲得對雷達(dá)運(yùn)行模式或電子戰(zhàn)技術(shù)。設(shè)計(jì)人員必須確定適當(dāng)?shù)念l率、脈沖寬度、PRI和其他趨勢,以確保性能。更重要的是,由于使用復(fù)雜調(diào)制(例如多相碼、弗蘭克碼等)來增強(qiáng)雷達(dá)的低截距概率(LPI)特性,確保脈沖(MOP)隨時(shí)間的適當(dāng)調(diào)制至關(guān)重要,以確??垢蓴_措施仍然可行。
諸如散點(diǎn)圖工具——具有繪制X和Y軸上任意兩個(gè)值的靈活性的統(tǒng)計(jì)圖表,允許工程師輕松地可視化大量數(shù)據(jù)。看到幾千個(gè)脈沖的能力(見圖2)顯示,捕獲的雷達(dá)信息隨時(shí)間趨勢呈線性脈沖寬度斜坡和兩個(gè)獨(dú)立的PRI模式。然而,這種有限的捕獲不能在其運(yùn)行模式方面提供完整的圖像。
圖2、短采集脈沖捕獲
通過可視化超過10萬個(gè)脈沖,很明顯雷達(dá)重復(fù)其脈沖寬度模式。然而,它會重復(fù)PRI四次。有了如此深刻的捕獲,現(xiàn)在另一個(gè)信號是可見的,具有短的脈沖寬度模式和下降的PRI可能會干擾最初感興趣的信號。對于具有多個(gè)發(fā)射器(例如雷達(dá)和干擾器)的情況,從無意的干擾或有意的干擾源濾除預(yù)期信號的過程對于正確識別和確認(rèn)正確的運(yùn)行是重要的。圖4顯示了與圖3中所示相同的信號,區(qū)別在于該信號僅基于所獲取的脈沖參數(shù)(例如振幅、頻率、脈沖調(diào)制等)對感興趣的脈沖進(jìn)行濾波。
圖3、長門控采集脈沖捕獲
如圖4所示,選擇過濾感興趣的重復(fù)雷達(dá)信號突出了感興趣的有意信號,有助于識別和檢測意外信號。
圖4、采用發(fā)射器濾波的長門控采集脈沖捕獲
隨時(shí)間推移分析電子攻擊技術(shù)以確定有效性
除了雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)的參數(shù)脈沖分析之外,有時(shí)候查看頻率和時(shí)域特征對于可視化技術(shù)運(yùn)行很重要。像實(shí)時(shí)頻譜分析(RTSA)這樣的工具可以幫助解決這個(gè)挑戰(zhàn);然而,在頻率分辨率、采集時(shí)間和攔截概率之間存在著基本的權(quán)衡。當(dāng)嘗試同時(shí)優(yōu)化頻率和時(shí)域分析來驗(yàn)證電子戰(zhàn)技術(shù)的變形和速度效應(yīng),如協(xié)調(diào)距離門曳引(RGPO)和速度門曳引(VGPO)時(shí),這是一個(gè)問題。
使用協(xié)調(diào)的RGPO / VGPO技術(shù)作為示例,以更好地了解同時(shí)測量距離和速度的方法:典型的RTSA平臺依賴于重疊的快速傅里葉變換(FFT)和快速處理引擎來獲取時(shí)域樣本。此次采集僅針對單一視圖進(jìn)行優(yōu)化。然而,由多個(gè)采集板從相同的模數(shù)轉(zhuǎn)換器饋送,可以對相同的采樣進(jìn)行抽取,從而允許將每個(gè)采集板調(diào)諧到不同的跨度。這種靈活性是至關(guān)重要的,因?yàn)樵陬l率中有效測量多普勒頻移,如圖5所示,10秒鐘內(nèi)的多普勒速度拉力為5.934 kHz。相反,需要更寬的帶寬用于在時(shí)域中精確的上升/下降時(shí)間分辨率,以便觀察到RGPO技術(shù)在10秒內(nèi)改變了48.42.9 us的脈沖。
圖5、雙工IF分析
這種雙工IF技術(shù)清楚地顯示了隨時(shí)間推移在時(shí)域所示的RGPO技術(shù),以及頻域中的速度效應(yīng)。它還使用戶能夠基于技術(shù)速率和物理量定量地了解所需的干擾效果是否正確。該測量技術(shù)提供了一種強(qiáng)有力的方法來可視化確認(rèn)協(xié)調(diào)的R/VGPO技術(shù)。
先進(jìn)的測量技術(shù),可變長度門控采集和雙工IF RTSA大大有助于從事現(xiàn)代雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)開發(fā)工程師,以及維護(hù)仍在使用的傳統(tǒng)平臺的工程師的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。