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1、第5章 通信侦察系统的灵敏度和作用距离,5.1通信侦察接收机灵敏度 5.2通信侦察系统的作用距离 5.3通信侦察系统的截获概率 习题,由上式可以看出，当后级电路增益很高时，总噪声系数主要取决于前级电路的噪声系数。因此，为了降低总噪声系数，需要适当提高第一级电路的增益，同时降低它的噪声系数。接收机的第一级通常是低噪声放大器，它的增益和噪声系数对于整个接收机的噪声系数有极大的影响。此外，后级电路对总噪声系数的影响较小，其位置越接近输出，影响越小。5.1.2接收机灵敏度接收机灵敏度是接收机的重要指标之一，也是通信侦察系统的重要指标之一。接收机灵敏度与噪声系数有关，它是指在接收机与天线完全匹配的条件下
2、，接收机输入端的最小信号功率。由噪声系数的定义，接收机输入端的信号功率为,接收机灵敏度经常用分贝形式表示，对上式取对数，并且将K和T0的值代入，经过简单的计算，可以得到Prmin=174+10lg(Bn)+NF+SNRo(dBm)(5.1-9)式中,噪声系数NF、输出信噪比SNRo以dB为单位；等效噪声带宽Bn以Hz为单位。值得指出的是，上式中的噪声带宽、噪声系数、输出信噪比必须在同一个检测点计算。如在中频放大器输出端检测，则三者分别是中放带宽、中放噪声系数和中放输出信噪比。如果是在信号处理器输出检测，则它们分别是信号处理器的分析带宽、中放输出信噪比，而噪声系数包括射频通道噪声、ADC量化噪声
3、、信号处理器截断噪声等在内的接收机总噪声系数。,在式(5.1-9)中，信噪比是检测信噪比，没有考虑信号处理的影响。设某通信侦察接收机的中频放大器输出信噪比为8dB，中频带宽2MHz，射频前端噪声系数为12dB，则它的灵敏度为Prmin=174+10lg(2106)+12+8=91(dBm)考虑信号处理对信噪比的改善作用，如信号处理采样FFT处理，FFT的分辨率为25kHz，则接收机灵敏度为Prmin=174+10lg(25103)+12+8=110(dBm)可见，由于信号处理提高了输出信噪比，接收机灵敏度提高了19dB。其本质是由于FFT分析的作用，等效噪声带宽由2MHz下降到25kHz，使接
4、收机灵敏度提高。考虑到信号处理对接收机灵敏度的贡献，将式(5.1-9)修正为,5.2 通信侦察系统的作用距离信道是通信信号传播的途径。对于无线通信系统，无线信道的电磁波的主要传播方式有直接波、表面波、反射波、折射波、绕射波和散射波等。在视距范围内的地空、空空通信的主要传播方式是直接波，它的传播模型可以用自由空间传播模型描述。而地地通信则复杂得多，可以采用地面反射传播模型描述。5.2.1自由空间电波传播模型设在自由空间中存在一个全向的点辐射源，其发射功率为PT，则在距离发射天线R处，信号功率均匀地分布在一个半径为R的球面上，该处的功率密度为,由上式可见，接收机接收的信号功率与距离平方成反比，与信
5、号频率成反比，与发射天线和接收天线增益成正比。特别是，距离每增加1倍，信号功率减小1/4，或者说功率电平降低6dB。例子：设发射功率为5W，GT3dB，GR8dB，R350km，f400MHz，则可以得到接收功率为PR=7+3+850.8852.0432.26 =117.18dBW=87.18dBm5.2.2地面反射传播模型在超短波工作时，信号会沿地面传播，到达接收天线的信号不仅有直射波，还有地面反射波和地面波，如图5.2-1所示。,图5.2-1地面反射传播示意图,本节讨论了不同传播条件下的侦察系统的作用距离(或者称为侦察方程)，这两种情况是最常见的传播条件。此外，在雷达侦察中，由于雷达接收机
6、接收的回波信号是双程传播，而侦察系统接收的是雷达发射的直达波，因此雷达侦察系统具有距离优势。而对于通信侦察系统而言，由于通信接收机和通信侦察接收机都是接收通信发射机的直达波，因此不存在距离优势，甚至于在某些情况下，通信侦察系统还处于距离弱势。,5.3 通信侦察系统的截获概率通信侦察的首要任务就是截获所处地域的感兴趣的无线电通信信号。通信信号出现的方向、频率、时间、强度等，对于通信侦察设备而言是完全或者部分未知和随机的。通信侦察设备实际上是使用一个空域、频域、时域、能量域窗口构成的多维搜索窗，按照一定的截获概率截获感兴趣的通信信号。所以，为了截获感兴趣的通信信号，需要满足空域重合、频域重合、时域
7、重合和能量足够四个截获条件。截获条件是一个多维窗口共同重合的问题，单独一个条件比较容易满足，但是，共同满足就需要仔细的考虑和分析。比如，在综合考虑空域、频域和时域重合要求的时候，因为目标,综合以上分析，通信侦察系统的截获概率是频域、空域、时域和能量域截获概率的复合函数，即Pi= fp(Pfi ,Pai ,Pti , Pei)(5.3-6)由于频域和空域截获都是以能量重合为条件的，上述复合函数是一个复杂的关系，很难利用一个简单的数学表达式明确表示出来。在最简单的情况下，假定能量满足重合条件，即信号功率高于检测门限，并且频域和空域搜索独立，目标通信信号持续时间很长，那么系统截获概率为Pi=PfiP
8、ai(5.3-7)下面通过一个例子来了解频域截获概率与搜索速度等因素的关系。 ,设Td1s，如果要求Pfi0.9，W60MHz，则接收机搜索速度应该不小于54MHz/s。设Td0.1s，如果要求Pfi0.9，W180MHz，则接收机搜索速度应该不小1.62GHz/s，这样的搜索速度是非常高的。频域搜索速度实际上受到本振置频速度、接收机中频带宽和信号处理时间的限制。而信号处理时间又与接收机所处的信号环境、信号处理器的处理能力等因素有关。信号环境越复杂，所在区域的信号数量越多，进入接收机的信号就越多，当信号处理器能力一定时，需要的信号处理时间就越长，这样就会降低搜索速度，导致截获概率的降低。,类似
9、地，空域的天线扫描速度实际上也受到天线伺服设备、天线波束宽度和信号处理时间的限制。能量域截获概率受到接收机灵敏度、天线增益、信号处理增益的限制。由此可见，系统截获概率是系统的综合性能的体现，它与多种因素有关，在具体分析时，需要根据具体条件，综合考虑。,习题 5-1 设某通信侦察接收机的中频放大器输出信噪比为10dB，中频带宽1MHz，射频前端噪声系数为12dB，计算它的接收机灵敏度。如果信号处理的增益为18dB，那么接收机灵敏度应该修正为多少？5-2 设某通信发射机发射功率为5W，GT3dB，GR8dB，f400MHz，侦察接收机灵敏度为90dBm。试计算该系统在自由空间的最大作用距离。5-3 设某通信发射机发射功率为25W，GT3dB，GR8dB，f10MHz，天线高度为10m。侦察天线高度5m，侦察接收机灵敏度为90dBm。试计算该系统在地面传播条件下的最大作用距离。,5-4 通信侦察的四个截获条件是什么？5-5 通信侦察系统的频域截获概率主要由哪三个因素决定？,
