文献阅读笔记：RS电子战测试与测量技术文档

信息来源：罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）公司关于电子战（Electronic Warfare, EW）测试与测量解决方案专业技术文档。
该文档由台湾地区应用工程师Mike Wu撰写，核心围绕电子战基础、雷达系统、实战应用及对应的测试测量技术展开，以下从六大核心模块进行详细解读：

一、电子战（EW）基础：定义、分类与仿真必要性

1. 电子战的核心定义与分类

电子战本质是电磁频谱作战（EMSO），通过对电磁频谱的控制、利用和对抗，实现对敌方电子系统的压制、侦察或自身系统的保护，具体分为三大类：

电子攻击（EA）：主动破坏或降级敌方电子系统，典型手段包括“干扰（Jamming）”和“反辐射导弹（ARMS）”——前者通过发射干扰信号阻塞敌方雷达/通信频段，后者则追踪敌方雷达辐射源进行物理摧毁。
电子支援（ES）：被动截获、识别和定位敌方电磁信号（如雷达信号），核心作用是“战场电磁侦察”，行业内更常用“雷达电子支援措施（RESM）”指代这一功能。
电子防护（EP）：保护己方电子系统免受敌方EA影响，分为“硬件内置技术”（如雷达抗干扰设计）和“操作技术”（如电磁辐射控制（EMCON）、电子对抗措施（ECCM））。

2. 为何需要电子战仿真？

文档明确对比了“真实世界测试”与“仿真测试”的差异，指出仿真的不可替代性：

测试类型	核心问题
真实世界测试	1. 成本极高（如实弹演习、飞行器部署）；2. 环境不可控（天气、电磁干扰不可重复）；3. 安全性低（易暴露己方系统参数）；4. “飞-停-飞”（Fly-Fix-Fly）模式效率低、周期长
仿真测试	1. 成本可控且可扩展（支持多场景快速切换）；2. 精度高（可精准控制信号参数）；3. 低风险（无需实体装备投入，避免安全事故）；4. 灵活性强（可模拟极端或复杂战场环境）

此外，文档列举了仿真的核心应用场景，包括导弹预警、卫星通信（SATCOM）、定位导航授时（PNT）、情报监视侦察（ISR）、雷达制导导弹等，覆盖陆海空天多域作战需求。

二、雷达系统：波形类型与核心原理

雷达是电子战的核心对抗目标，文档重点解析了4类主流雷达波形的工作机制、公式及应用场景，均附带信号时域/频域特性和关键计算公式。

1. 脉冲雷达（Pulse Radar）

核心原理：通过发射周期性窄脉冲信号，接收目标反射的回波脉冲，计算“发射-接收”时间差来确定目标距离。
关键公式：
距离计算公式： $\frac{C \cdot \tau}{2}$
（其中 $C$ 为光速， $τ\tau$ 为“发射脉冲到接收脉冲的时间差”，除以2是因为信号需往返目标与雷达之间）
应用场景：常规地面雷达、机载搜索雷达，适合中远距离目标探测。

2. 连续波雷达（CW Radar）

核心原理：持续发射连续电磁波，利用“多普勒效应”（运动目标会导致回波频率偏移）测量目标速度，但无法直接测量距离（因无脉冲时间差参考）。
关键公式：
1. 多普勒频移基础公式： $f_o \cdot \frac{C \pm V_o}{C \mp V_S}$ （ $f_o$ 为发射频率， $V_o$ 为目标速度， $V_S$ 为雷达速度）；
2. 简化频移公式（雷达固定时）： $fD=±2VrfoC=±2Vrλf_D = \pm \frac{2 V_r f_o}{C} = \pm \frac{2 V_r}{\lambda}$ （ $f_D$ 为多普勒频移， $V_r$ 为目标相对雷达速度， $λ\lambda$ 为电磁波波长）。
应用场景：导弹制导（如空空导弹的末制导雷达）、测速雷达（如交通测速）。

3. 线性调频连续波雷达（LFMCW）

核心原理：在CW雷达基础上，对发射信号进行“线性频率调制”（频率随时间线性变化，如“升频 chirp”或“降频 chirp”），通过比较“发射信号频率”与“回波信号频率”的差值（拍频 $f_B$ ），同时计算目标的距离和速度（解决了传统CW雷达无法测距的问题）。
关键公式：
1. 拍频与调频周期关系： $fBfHub=τTCPI\frac{f_B}{f_{Hub}} = \frac{\tau}{T_{CPI}}$ （ $f_{Hub}$ 为调频带宽， $T_{CPI}$ 为相干处理间隔）；
2. 距离计算公式： $\frac{C}{2} \cdot \frac{f_B}{f_{Hub}} \cdot T_{CPI}$ ；
3. 联合距离-速度的拍频公式： $fB=2fSweepRCTCPI+2Vrλf_B = \frac{2 f_{Sweep} R}{C T_{CPI}} + \frac{2 V_r}{\lambda}$ （ $f_{Sweep}$ 为扫频带宽，前项对应距离贡献，后项对应多普勒频移贡献）。
应用场景：汽车毫米波雷达（如自适应巡航、自动紧急制动）、近距离高精度探测雷达。

4. 巴克码雷达（Barker Code Radar）

核心原理：一种“脉冲压缩雷达”，通过发射“巴克码调制的宽脉冲”（将窄脉冲序列按巴克码规则组合），接收后通过匹配滤波恢复为窄脉冲，实现“远距离探测”与“高距离分辨率”的平衡（宽脉冲提升发射能量，脉冲压缩提升分辨率）。
关键特性：文档给出不同长度巴克码的“峰值旁瓣比（PSL）”——旁瓣比越低，雷达对邻近目标的区分能力越强，具体参数如下：

巴克码长度（n）	码元序列（+表示正脉冲，-表示负脉冲）	峰值旁瓣比（dB）
2	±, ++	-6.0
3	+±	-9.5
4	+±+, ++±	-12.0
5	++±+	-14.0
7	++±-±	-16.9
11	++±–±-±	-20.8
13	++++±-+±±+	-22.3

应用场景：远距离对空搜索雷达、深空探测雷达（如卫星跟踪）。

三、雷达对抗技术：距离/速度门欺骗

电子战中，对雷达的核心欺骗手段是“门欺骗”——通过伪造目标信号，诱使雷达的“距离门”或“速度门”跟踪虚假目标，最终丢失真实目标。文档详细拆解了两类欺骗技术：

1. 距离门拖引（RGPO）

核心逻辑：通过发射“延迟递增的虚假回波信号”，逐步将雷达的“距离门”（雷达用于锁定目标距离的检测窗口）从真实目标拖向虚假方向，最终导致雷达失锁。
关键步骤：
1. 截获雷达信号后，生成“高幅度虚假回波”（幅度高于真实回波，确保雷达优先跟踪）；
2. 逐步增加虚假回波的延迟时间（使虚假目标看起来“远离雷达”）；
3. 当虚假目标与真实目标距离差超过雷达距离门范围时，关闭虚假信号——雷达因丢失跟踪目标，需重新进入“搜索-捕获”模式，延误探测时机。
变种：距离门牵引（RGPI）：若虚假回波的延迟时间“逐步减小”（虚假目标看起来“靠近雷达”），则称为RGPI，适用于欺骗雷达对“逼近目标”的跟踪。

2. 速度门拖引（VGPO）

核心逻辑：利用雷达的“多普勒效应”，通过发射“频率逐步偏移的虚假信号”，将雷达的“速度门”（锁定目标速度的检测窗口）拖离真实速度，导致失锁。
关键步骤：
1. 截获雷达的多普勒频移信号（真实目标的速度对应频移）；
2. 发射与真实信号同频率的高幅度虚假信号（捕获雷达速度门）；
3. 缓慢偏移虚假信号的频率（模拟目标加速/减速），将速度门拖离真实值；
4. 关闭虚假信号——雷达失锁，需重新搜索目标，尤其对“脉冲多普勒雷达”（低空目标探测）和“CW制导雷达”（导弹）效果显著。

四、雷达告警接收机（RWR）：天线设计与覆盖

RWR是载机（如战斗机、侦察机）的“电子眼”，负责被动探测敌方雷达信号并告警，文档重点介绍了两款典型机型的RWR天线布局：

1. U-2R侦察机的RWR天线

布局：4个翼尖天线，分别安装在“45°、135°、225°、315°”四个方位角，实现对机身周围的“全向电磁信号覆盖”。
核心作用：作为高空侦察机，U-2R需实时监测来自不同方向的敌方雷达威胁（如地空导弹雷达、战斗机火控雷达），4个天线的角度布局可快速定位威胁方向。

2. F-35战斗机的RWR系统

技术亮点：集成在“分布式孔径系统（DAS）”中，通过机身各处的多个天线孔径，实现“360°球形覆盖”，而非传统的翼尖/机身离散天线。
系统集成：RWR与“电光瞄准系统（EOTS）”、“有源相控阵雷达（AESA）”、“电子战支援措施（ESM）”深度融合，形成“一体化航电系统”——不仅能被动告警，还能结合雷达主动探测数据，生成完整的战场电磁态势图。

五、电子战测试测量（T&M）：方案与校准

文档是罗德与施瓦茨的技术方案输出，核心围绕“如何精准测试电子战系统（如RWR、雷达、干扰机）的性能”展开，重点介绍了测试方案选择、多通道校准、信号生成工具。

1. 测试方案：直接注入（DI）vs 空口测试（OTA）

电子战系统测试的核心是“向被测设备（DUT/SUT，如RWR）注入模拟的敌方电磁信号”，两种主流方案的对比如下：

方案类型	实现方式	优势	劣势	适用场景
直接注入（DI）	通过射频电缆，将信号发生器的模拟信号直接接入DUT的射频端口	1. 可扩展性强（支持多辐射源模拟）；2. 精度高（信号参数可控）；3. 安全性好（无电磁泄漏）；4. 可重复性强（测试参数完全一致）	需DUT有明确的射频测试端口（部分装备无外露端口）	实验室环境下的“系统性能测试”（如RWR的信号识别准确率、干扰机的干扰功率测试）
空口测试（OTA）	在“电波暗室”中，通过天线将模拟信号辐射到DUT的接收天线（模拟真实空口传播）	1. 无需接入DUT内部端口（适合无测试端口的装备）；2. 模拟真实电磁传播环境（如信号衰减、多径效应）	1. 成本高（需电波暗室）；2. 多辐射源模拟难度大；3. 信号易受环境干扰	整机功能测试（如飞行器RWR的整机告警响应、雷达的空口探测距离测试）

2. 多通道射频校准：幅度、相位与时间

电子战测试常需模拟“多辐射源同时攻击”（如多个敌方雷达从不同方向照射DUT），这要求多个射频通道的“幅度、相位、时间”严格对齐——否则会导致DUT误判威胁方向/距离，文档介绍了核心校准技术：

（1）测向原理：幅度单脉冲与相位单脉冲

幅度单脉冲测向：通过2个以上“空间分离且波束重叠的天线”，比较不同天线接收信号的幅度差，计算威胁方向（公式： $tan^{-1} \frac{P2}{P1}$ ， $P 1/ P 2$ 为两天线接收功率）。优势是实现简单（DSP算法易实现），劣势是测向精度较低，常用于RWR。
相位单脉冲测向：通过天线阵列中不同天线接收信号的“相位差”计算方向，核心公式： $Δφn=2πλdsinθ\Delta \varphi_n = \frac{2 \pi}{\lambda} d sin\theta$ （ $d$ 为天线间距， $θ\theta$ 为威胁与天线法线的夹角）。优势是精度高，劣势是对天线阵列校准要求严格，常用于高精度雷达侦察系统。

（2）校准工具：矢量网络分析仪（VNA）

文档推荐使用VNA进行多通道校准，其核心优势与操作逻辑如下：

优势：1. 频率范围宽（覆盖电子战常用的1GHz-40GHz频段）；2. 可同时测量幅度、相位和群时延（时间差）；3. 动态范围高（支持低功率信号的相位校准）；4. 校准平面灵活（可自定义参考平面，匹配DUT端口）。
操作逻辑：关闭VNA自身的信号源，由“多通道电子战刺激源”同时驱动VNA的多个端口，通过VNA的接收端测量各通道的信号比值，实现幅度/相位/时间的偏差修正。

3. 信号生成工具：R&S脉冲序列发生器（Pulse Sequencer）

该工具是罗德与施瓦茨的核心测试设备，用于生成“模拟敌方雷达/通信的复杂脉冲信号”，文档详细介绍其功能模块：

（1）脉冲描述字（PDW）：信号的“数字身份证”

PDW是描述单个脉冲信号的核心参数集合，包含“脉冲到达时间（TOA）、频率、幅度、相位、脉宽（PW）、脉冲重复间隔（PRI）”等——相当于给每个脉冲信号赋予“唯一身份证”，方便测试系统精准模拟和DUT识别。文档给出PDW的示例表格：

时间	模式	脉宽（PW）	衰减	偏移频率	偏移相位	脉冲调制（MOP）	调制速率
0s	RT	0.1s	0dB	10kHz	0°	LFM（线性调频）	1MHz/μs
0.1s	RT	0.2s	10dB	-1MHz	0°	LFM	1MHz/μs

（2）核心功能模块

脉冲调制（MOP）：支持多种调制类型，如幅度调制（AM）、频率调制（FM，含LFM、非线性调频）、相位调制（PSK，含BPSK、QPSK、8PSK）、巴克码调制，可模拟复杂雷达信号（如相控阵雷达的捷变频率脉冲）。
天线建模：支持2D/3D天线方向图可视化，可设置“半功率波束宽度（HPBW）、极化方式（垂直/水平）、副瓣电平”等参数，还能模拟天线扫描模式（如圆形扫描、光栅扫描、螺旋扫描）。
辐射源与平台仿真：1. 支持单个辐射源（如单部雷达）或多辐射源（如多部不同型号雷达协同）的模拟；2. 可选K302选项，支持“平台仿真”——即在一个虚拟平台（如敌方战舰、战机）上挂载最多8个辐射源，模拟真实作战平台的多信号辐射特性。
场景仿真：支持多种测试场景，如“单序列场景”（单一辐射源的固定脉冲序列）、“多段波形序列”（多辐射源的动态脉冲序列）、“2D地图场景”（可选K309选项导入真实经纬度地图，模拟辐射源在地理空间中的移动轨迹）。
测向（DF）/ 到达角（AoA）测试：专门支持RWR的测向性能测试，可模拟“多个方向的辐射源信号”，通过多通道信号输出，给DUT的不同天线注入带有“幅度差/相位差/时间差”的信号，验证DUT的威胁方向定位精度。

六、结论：电子战测试的核心价值

文档最后强调，在现代国防与安全领域，电子战、军用通信、雷达系统是“维持作战优势的关键”，而精准的测试测量解决方案是确保这些系统“在真实战场可靠运行”的前提——随着敌方威胁的复杂度提升（如相控阵雷达、认知电子战），必须依赖“实时信号分析、自适应干扰模拟、高精度射频校准”等先进测试技术，才能保障任务成功。

综上，该文档不仅是罗德与施瓦茨的技术方案展示，更是电子战领域的“技术手册”，覆盖从基础理论（EW定义、雷达波形）到实战应用（欺骗技术、RWR设计），再到测试落地（DI/OTA方案、脉冲序列发生器）的全链条，适合电子战工程师、雷达设计师及国防领域研究者参考。