电子战接收机与接收系统

本书涉猎广泛、内容丰富，从基础的放大器、滤波器、混频器设计分析，到接收机的组成!各类接收机（模拟超外差接收机、压缩接收机、数字接收机、扩频接收机等）的架构都进行了讨论，还介绍了信号采样、数字滤波器及其性能，讨论了信号的调制解调，跳频、扩频、跳时信号的截获方法和特性，对通信信号的测向、通信电子战接收系统架构也进行了全面的论述。

理查德？A.泊伊泽（Richard A.Poisel）于1969年在密尔沃基工程学院获得电气工程学士学位，并于1971年在普渡大学获得同一学科的硕士学位。1971～1973年期间，他在军队服役。退役之后，他就读于威斯康星大学，于1997年获得电气与计算机工程专业博士学位。自1977年到2004年，他在同一家政府机构工作，该机构几经更名，现名为美军研究、开发、工程指挥、情报与信息战实验室。在1993～1994学年，Poisel博士作为斯隆学员就读于麻省理工学院斯隆管理学院并获得工商管理硕士学位。Poisel博士最初是一名研究人员，在1997～1999年期间担任实验室主任。1999年，他被任命为首席科学家，并被委派至亚利桑那州Ft.Huachuca陆军情报中心，担任指挥组技术顾问。2004年他从政府部门退休。在2004～2011年期间，作为一名高级工程研究员供职于亚利桑那州图森的雷神公司导弹系统部。他现在是一名电子战应用工程的顾问。
Poisel博士持有多项通信电子战领域的专利，并且是以下著作的作者，这些著作都由Artech House出版社出版：《通信电子战系统导论（第二版）》，2008；《现代通信干扰原理与技术（第二版）》，2011；《通信电子战系统目标获取》，2004；《通信电子战基础》，2008；《电子战目标定位方法（第二版）》，2012；《天线系统和电子战应用》，2012；《信息战和电子战系统》，2013。

第1章 接收系统和接收系统结构 1.1 引言 1.2 电子支援系统 1.2.1 电子支援 1.2.2 指挥和控制 1.3 电磁波频谱 1.4 接收系统结构 1.4.1 基本的接收系统模型 1.5 监听接收机 1.5.1 超外差接收机的原理 1.6 搜索接收机结构 1.6.1 窄带搜索接收机 1.6.2 压缩接收机 1.6.3 数字变换接收机 1.6.4 接收机考虑 1.7 关键系统参数 1.7.1 噪声系数 1.7.2 灵敏度 1.7.3 选择性 1.7.4 动态范围 1.7.5 其他重要参数 1.8 扩频 1.8.1 FHSS 1.8.2 DSSS 1.8.3 THSS 1.9 侦察管理 1.9.1 侦察管理过程 1.10 结束语 附录1.A 侦察管理过程输出产品 1.A.1 设备评估工作表 1.A.2 情报同步矩阵 参考文献 第2章 信号与调制系统 2.1 引言 2.2 信号表示 2.3 复信号和系统 2.3.1 引言 2.3.2 基本概念和定义 2.3.3 解析信号和Hilbert变换 2.3.4 频率变换和混频 2.3.5 复信号和采样 2.3.6 小结 2.4 系统定义 2.5 调制 2.5.1 模拟调制 2.5.2 现代数字调制 2.6 随机调制 2.6.1 稳态过程 2.6.2 随机调制 2.6.3 小结 2.7 接入方法 2.7.1 TDMA 2.7.2 FDMA 2.7.3 CDMA 2.7.4 SDMA 2.8 脉冲成型滤波器 2.8.1 矩形脉冲 2.8.2 成型脉冲 2.9 结束语 参考文献 第3章 射频级 3.1 引言 3.2 折算至输入的归一化附加噪声 3.3 噪声因子/噪声系数 3.4 低噪声放大器 3.4.1 概述 3.4.2 最小噪声因子 3.4.3 LNA增益 3.4.4 BJT低噪声放大器 3.4.5 MOSFET低噪声放大器 3.4.6 输入匹配 3.4.7 LNA稳定性 3.4.8 LNA非线性模型 3.5 输入变压器降噪 3.6 带选滤波/预选滤波器 3.6.1 修平滤波器 3.7 结束语 参考文献 第4章 小信号放大器的带宽扩展 4.1 引言 4.2 并联峰化 4.3 输入输出匹配 4.3.1 跨阻抗放大器的带宽扩展 4.3.2 带宽扩展的限制 4.4 有损匹配 4.4.1 性能参数 4.4.2 实际应用分析 4.4.3 小结 4.5 反馈 4.5.1 串-并联反馈 4.5.2 并联反馈 4.5.3 带宽扩展 4.6 平衡放大器 4.6.1 耦合器 4.7 分布式放大器 4.8 结束语 参考文献 第5章 射频混频器与混频 5.1 引言 5.2 射频混频器 5.2.1 引言 5.2.2 非线性混频器 5.2.3 模拟混频 5.2.4 大信号混频性能 5.2.5 开关或取样混频器 5.2.6 无源混频器 5.2.7 部分有源混频器 5.2.8 隔离度 5.2.9 转换增益 5.2.10 混频器的噪声 5.2.11 镜频抑制滤波器 5.2.12 小结 5.3 本地振荡器 5.3.1 反馈的特性 5.3.2 振荡器基本类型 5.3.3 晶体振荡器 5.3.4 微机电振荡器 5.3.5 锁相环路 5.3.6 频率合成器 5.3.7 振荡器的相位噪声 5.3.8 振荡器的稳定性 5.4 结束语 参考文献 第6章 中频放大器 6.1 引言 6.2 放大器的输入输出阻抗和增益 6.3 射频放大器 6.3.1 电子战射频放大器分析 6.3.2 三极管中频放大器 6.3.3 MOSFET高频放大器 6.3.4 射频放大器的频率响应 6.3.5 微波电子管 6.4 变压器耦合 6.5 自动增益控制 6.5.1 引言 6.5.2 VGA类型 6.5.3 环路动态 6.5.4 检波器类型 6.5.5 检波器的工作电平 6.6 结束语 参考文献 第7章 中频滤波器 7.1 引言 7.2 滤波器和信号 7.3 基本的滤波器类型 7.3.1 传输函数 7.3.2 砖墙滤波器 7.3.3 带通 7.3.4 陷波或带阻 7.3.5 低通 7.3.6 高通 7.3.7 全通或相移 7.3.8 较高阶数滤波器 7.4 滤波器近似 7.4.1 引言 7.4.2 巴特沃斯滤波器 7.4.3 切比雪夫滤波器 7.4.4 贝塞尔滤波器 7.4.5 椭圆滤波器（考尔滤波器） 7.5 实现滤波器的方法 7.5.1 无源滤波器 7.5.2 声表面波滤波器 7.5.3 晶体滤波器 7.5.4 陶瓷射频和中频滤波器 7.5.5 微机电系统（MEMS）射频滤波器 7.6 结束语 参考文献 第8章 窄带接收机 8.1 引言 8.2 超外差接收机 8.2.1 超外差接收机的历史 8.8.2 混频和超外差接收机 8.2.3 超外差接收机的镜像 8.2.4 IF频率 8.2.5 超外差接收机框图 8.3 零差（零中频）接收机 8.3.1 DCR的原理 8.3.2 DCR中DC偏移综述 8.3.3 直接变频接收机中的噪声 8.4 射频可调谐接收机 8.5 结束语 参考文献 第9章 压缩接收机 9.1 引言 9.2 压缩接收机的结构 9.2.1 C-M-C和M-C-M结构 9.3 CxRx的基本工作原理 9.3.1 M(s)-C(l)-M结构 9.4 色散延迟线 9.4.1 实际SAW器件的限制 9.5 M-C CxRx工作原理 9.5.1 扫描本振 9.5.2 频率分辨率 9.5.3 频率精度 9.5.4 灵敏度和压缩时间 9.5.5 同时出现信号的检测 9.5.6 CxRx响应 9.6 C-M-C chirp变换结构 9.7 结束语 参考文献 第10章 数字化接收机综述 10.1 引言 10.2 数字化接收机结构 10.2.1 窄带数字化接收机 10.2.2 RF数字化结构 10.2.3 IF采样结构 10.2.4 电子战数字化接收机 10.3 数字化接收机的技术驱动 10.3.1 模数转换器 10.3.2 数字信号处理器 10.4 RF/IF数字信号处理简介 10.4.1 频域模糊 10.4.2 正交信号 10.4.3 小结 10.5 数字化EW接收机 10.5.1 引言 10.5.2 单信号与多信号 10.5.3 采用数字化接收机的好处 10.5.4 接收机性能预计 10.5.5 有效噪声功率 10.5.6 级联噪声系数 10.5.7 噪声系数和ADC 10.5.8 变换增益和灵敏度 10.5.9 ADC虚假信号和加扰 10.5.10 三阶截点 10.5.11 ADC的时钟抖动 10.5.12 相位噪声 10.5.13 小结 10.6 增益和相位不平衡 10.7 结束语 参考文献 第11章 采样和模数转换器 11.1 引言 11.2 宽带接收机 11.2.1 信道化 11.3 采样方法和模拟滤波 11.3.1 Nyquist采样 11.3.2 带通采样 11.4 量化噪声、 失真和接收机噪声的影响 11.4.1 引言 11.4.2 ADC传输函数 11.4.3 输入导致的噪声 11.4.4 理论信噪比 11.4.5 实际ADC的指标 11.4.6 ADC噪声 11.4.7 无杂散动态范围 11.4.8 噪声功率比 11.5 Flash ADC 11.5.1 Flash ADC结构 11.5.2 Sparkle码 11.5.3 亚稳性 11.5.4 输入信号频率依赖 11.6 Σ-Δ ADC 11.6.1 引言 11.6.2 Σ-Δ ADC工作过程 11.6.3 高阶环考虑因素 11.6.4 多比特Σ-Δ转换器 11.6.5 带通Σ-Δ转换器 11.7 Flash ADC与其他ADC结构的对比 11.7.1 Flash ADC与SAR ADC对比 11.7.2 Flash ADC与流水线式ADC对比 11.7.3 Flash ADC与集成ADC对比 11.7.4 Flash ADC与Σ-Δ ADC对比 11.7.5 Flash ADC结构折中 11.7.6 Flash转换器的特征 11.7.7 小结 11.8 其他采样和ADC考虑因素 11.8.1 ADC实现的难易程度 11.8.2 线性 11.8.3 功耗、 电路复杂度、 芯片面积以及可重构性 11.9 结束语 参考文献 第12章 数字滤波 12.1 引言 12.1.1 数字滤波器优点 12.1.2 数字滤波器缺点 12.2 数字滤波器的原理 12.3 简单的数字滤波器 12.3.1 数字滤波器阶数 12.3.2 数字滤波器系数 12.4 递归和非递归滤波器 12.4.1 冲激响应 12.4.2 低通FIR滤波器 12.4.3 IIR数字滤波器的阶数 12.4.4 递归数字滤波器举例 12.4.5 IIR数字滤波器系数 12.5 数字滤波器的传输函数 12.5.1 数字滤波器的频率响应 12.6 带通多速率处理与I/Q信号 12.6.1 复信号的抽取或下采样处理 12.6.2 复信号的内插或上采样处理 12.6.3 高效的多相结构 12.7 希尔伯特变换和延迟 12.7.1 延迟处理的滤波效果 12.8 结束语 参考文献 第13章 数字解调 13.1 引言 13.2 数字I/Q解调 13.2.1 概述 13.2.2 I/Q解调 13.3 直接中频数字解调器 13.3.1 无需数字信号处理器的数字信号处理 13.3.2 I/Q采样 13.3.3 矢量表示 13.3.4 欠采样 13.4 直接中频处理单元 13.4.1 A/D转换器/中频采样器 13.4.2 数字中频采样到I/Q矢量的转换 13.4.3 I/Q矢量到相位的转换 13.4.4 矢量幅度： AM检波 13.4.5 小结 13.5 I/Q不平衡补偿 13.5.1 数字不平衡补偿的基带信号模型 13.5.2 基于自适应干扰抵消的补偿 13.5.3 小结 13.5.4 仿真验证 13.6 结束语 参考文献 第14章 数模转换器 14.1 引言 14.2 数模转换器体系结构 14.2.1 DAC传输函数 14.2.2 串列式DAC 14.2.3 全译码DAC 14.2.4 时间参考分压器 14.2.5 过采样DAC 14.2.6 Σ-Δ DAC 14.2.7 电流电压转换器 14.3 DAC误差源 14.3.1 静态误差源 14.3.2 动态误差源 14.4 重构滤波器 14.5 结束语 附录14.A 半导体电流源和开关 14.A.1 半导体电流源 14.A.2 半导体开关 14.A.3 作为电流源和开关的晶体管 参考文献 第15章 直接数字下变频器 15.1 引言 15.2 数字接收机 15.3 数字下变频器 15.3.1 引言 15.3.2 数字下变频器 15.4 多相滤波器组 15.4.1 引言 15.4.2 多相带宽、 频谱间隔和输出采样率 15.4.3 计算复杂度 15.5 结束语 附录15.A 直接数字合成 15.A.1 相位截断 15.A.2 直接数字合成 参考文献 第16章 扩频技术 16.1 引言 16.2 直接序列扩频（DSSS）回顾 16.2.1 DSSS基本原理 16.2.2 调制和解调 16.2.3 编码技术 16.2.4 远近问题 16.3 跳频扩频回顾 16.3.1 FHSS原理 16.3.2 调制 16.3.3 编码 16.3.4 快跳频相关问题 16.3.5 远近问题 16.4 跳时扩频 16.4.1 引言 16.4.2 超宽带系统 16.4.3 调制方式 16.4.4 超宽带脉位调制 16.4.5 干扰抑制和处理增益 16.4.6 多径和传播 16.5 扩频的优点 16.6 结束语 参考文献 第17章 截获直接序列扩频信号的接收机 17.1 引言 17.2 两种接收机的概述 17.2.1 特征分解技术 17.2.2 谱范数最大化 17.3 直接序列扩频接收机的特征分解 17.3.1 信号模型 17.3.2 估计符号持续时间 17.3.3 扩频序列盲估计 17.3.4 验证和确认 17.3.5 小结 17.4 基于谱范数的直接序列扩频接收机 17.4.1 符号同步 17.4.2 符号估计 17.4.3 扩频序列估计 17.4.4 识别生成多项式 17.4.5 验证和确认 17.4.6 小结 17.5 结束语 参考文献 第18章 截获跳频信号的接收机 18.1 引言 18.1.1 信号检测 18.2 截获跳频信号的最优接收机 18.3 用滤波器组检测跳频信号 18.3.1 引言 18.3.2 接收机结构 18.3.3 辐射计输出分布 18.3.4 信道化技术 18.3.5 逻辑或-求和的信道化辐射计 18.3.6 最大值-求和的信道化辐射计 18.3.7 验证和确认 18.3.8 小结 18.3.9 部分频带检测（PBD） 18.4 检测跳频目标的超外差扫频接收机 18.4.1 窄带扫频接收机 18.4.2 超外差扫频接收机的性能 18.4.3 顺序和非顺序扫描 18.5 截获跳频信号的压缩接收机 18.5.1 压缩接收机 18.5.2 噪声和信号 18.5.3 低信噪比检测器 18.5.4 简单的滤波检测器 18.5.5 验证和确认 18.5.6 小结 18.6 结束语 参考文献 第19章 截获跳时扩频的接收机 19.1 引言 19.2 检测UWB信号 19.2.1 调制 19.2.2 有效测量所需的信噪比 19.2.3 有效测量所需的距离比 19.3 结束语 参考文献 第20章 测向接收机 20.1 简介 20.2 波达方向 20.3 测向方法概述 20.3.1 艾德考克天线阵和瓦特森-瓦特系统 20.3.2 伪多普勒测向系统概述 20.3.3 相位干涉仪系统概述 20.4 测向系统的误差源 20.4.1 极化感应误差 20.4.2 非相干波干扰导致的测向误差 20.4.3 相干波干涉（多径）导致的测向误差 20.4.4 调制 20.4.5 天线物理布局 20.4.6 接收机噪声 20.4.7 幅度匹配和相位跟踪 20.4.8 天线单元互相干扰 20.4.9 天线相对于地面的高度 20.5 艾德考克/瓦特森-瓦特（四阵元艾德考克） 20.5.1 艾德考克的天然测向误差 20.5.2 反射（相干波干涉）造成的艾德考克测向误差 20.5.3 艾德考克非相干干涉 20.5.4 艾德考克极化误差 20.5.5 接收机误差造成的艾德考克/瓦特森-瓦特误差 20.5.6 艾德考克测向的幅度匹配 20.5.7 艾德考克测向的相位误差 20.5.8 艾德考克/瓦特森-瓦特因调制产生的误差 20.5.9 艾德考克阵列单元的互相影响 20.5.10 艾德考克阵列的几何误差 20.6 伪多普勒系统 20.6.1 输出谐波 20.6.2 接收机其他问题 20.6.3 极化产生的误差 20.6.4 多普勒相干波干扰 20.6.5 多普勒非相干波干扰 20.6.6 接收机噪声造成的多普勒误差 20.6.7 多普勒测向的跟踪和匹配 20.6.8 多普勒测向接收机群延迟造成的测向误差 20.6.9 调制造成的多普勒测向误差 20.6.10 多普勒天线单元间的相互作用 20.6.11 多普勒天线阵列的几何误差 20.7 相位干涉仪 20.7.1 四阵元干涉仪 20.7.2 调制引起的误差 20.7.3 跟踪不平衡引起的误差 20.7.4 极化引起的误差 20.7.5 天线交互引起的误差 20.7.6 几何位置不准确引起的误差 20.7.7 相干干扰 20.7.8 非相干干扰 20.8 用双通道压缩接收机测向 20.8.1 相位处理器 20.8.2 相位测量 20.8.3 巴特勒矩阵 20.8.4 接收机影响 20.9 结束语 附录20.A 误差分析中的RMS和RSS 参考文献 首字母缩写表

"译 者 序 通信侦察是搜集辐射源参数、 获取通信目标情报、 实施电子支援、 实现战场透明化、 取得信息优势乃至进行作战效能评估的重要手段。要知彼知己， 平时、 战时都离不开信号的侦察和接收： 平时通过侦察， 积累信号参数， 掌握敌电子装备部署、 活动规律； 战时通过侦察， 发现目标、 确定通联关系、 展示电磁态势， 引导电子或火力打击。 信号侦察包括对信号的检测、 截获， 参数估计、 分析识别， 信号的解调解码， 辐射源的测向定位， 等等。如何在复杂电磁环境下准确、 快速地发现信号， 生成并预测其活动态势， 获取其各类情报是通信信号接收处理永恒的研究主题。 本书涉猎广泛、 内容丰富， 从基础的放大器、 滤波器、 混频器设计分析， 到接收机的组成、 各类接收机（模拟超外差接收机、 压缩接收机、 数字接收机、 扩频接收机等）的架构讨论， 还有数据采集、 数字滤波、 信号的调制解调， 跳频、 扩频、 跳时信号的截获， 通信信号的测向乃至通信电子战接收系统架构都进行了全面的讨论， 本书深入浅出、 娓娓道来， 是通信信号侦察和干扰领域难得的一本好书， 可作为从事通信侦察、 电子对抗、 频谱管理等领域研究的院校师生以及广大工程技术人员的重要参考资料。本书的翻译过程， 对译者而言既是对新知识的学习， 也是对以前大学所学知识的重新回顾和再梳理， 受益匪浅。 本书共20章。第1章介绍了接收系统架构和战场侦察管理； 第2章对通信信号的各种调制样式进行了讨论； 第3章介绍了接收机的射频环节， 重点讨论了低噪声放大问题； 第4章介绍了扩展放大器带宽的一些方法； 第5章介绍了混频器和振荡器； 第6章介绍了中频放大器； 第7章介绍了模拟滤波器的设计及特性； 第8、 9、 10三章分别讨论了模拟窄带接收机、 压缩接收机、 数字接收机等三种接收机的结构及其性能分析； 第11章介绍了信号采样， 并对多种ADC及其性能进行了讨论； 第12章介绍了数字滤波器及其性能； 第13章讨论了信号的数字解调方法； 第14章对数模转换进行了介绍； 第15章介绍了直接数字下变频器； 第16章对直接序列扩频、 跳频、 跳时方法和特性进行了介绍； 第17、 18、 19三章分别讨论了直接序列扩频、 跳频、 跳时信号的截获方法； 第20章讨论了测向技术。 本书的作者Richard A.Poisel博士长期从事电子战的研究， 是一位学术水平高、 造诣深的电子战专家， 其著作颇丰， 出版了大量电子战专著， 我们有幸翻译了包括本书在内的他的3部著作。 本书第1、 8、 9、 10章由楼才义翻译； 骆振兴翻译第2、 7章； 郭玉春翻译第3章； 金大元翻译第4章； 李新付翻译第5、 6章； 郑仕链翻译第11、 14、 15章； 陈仕川翻译第12、 13章； 章军翻译16、 17、 18、 19章； 刘健翻译第20章。楼才义负责全书的统稿， 杨小牛院士对全书进行了仔细的审校。电子工业出版社竺南直博士为本书的出版付出了辛勤的劳动， 在此表示诚挚的感谢。 由于译者技术水平和翻译水平所限， 对书中的有些术语难免把握不准， 译著中肯定会存在各种错误， 敬请读者批评指正。 译者于嘉兴"