文獻閱讀筆記：RS電子戰測試與測量技術文檔

信息來源：羅德與施瓦茨（Rohde & Schwarz）公司關于電子戰（Electronic Warfare, EW）測試與測量解決方案專業技術文檔。
該文檔由臺灣地區應用工程師Mike Wu撰寫，核心圍繞電子戰基礎、雷達系統、實戰應用及對應的測試測量技術展開，以下從六大核心模塊進行詳細解讀：

一、電子戰（EW）基礎：定義、分類與仿真必要性

1. 電子戰的核心定義與分類

電子戰本質是電磁頻譜作戰（EMSO），通過對電磁頻譜的控制、利用和對抗，實現對敵方電子系統的壓制、偵察或自身系統的保護，具體分為三大類：

電子攻擊（EA）：主動破壞或降級敵方電子系統，典型手段包括“干擾（Jamming）”和“反輻射導彈（ARMS）”——前者通過發射干擾信號阻塞敵方雷達/通信頻段，后者則追蹤敵方雷達輻射源進行物理摧毀。
電子支援（ES）：被動截獲、識別和定位敵方電磁信號（如雷達信號），核心作用是“戰場電磁偵察”，行業內更常用“雷達電子支援措施（RESM）”指代這一功能。
電子防護（EP）：保護己方電子系統免受敵方EA影響，分為“硬件內置技術”（如雷達抗干擾設計）和“操作技術”（如電磁輻射控制（EMCON）、電子對抗措施（ECCM））。

2. 為何需要電子戰仿真？

文檔明確對比了“真實世界測試”與“仿真測試”的差異，指出仿真的不可替代性：

測試類型	核心問題
真實世界測試	1. 成本極高（如實彈演習、飛行器部署）；2. 環境不可控（天氣、電磁干擾不可重復）；3. 安全性低（易暴露己方系統參數）；4. “飛-停-飛”（Fly-Fix-Fly）模式效率低、周期長
仿真測試	1. 成本可控且可擴展（支持多場景快速切換）；2. 精度高（可精準控制信號參數）；3. 低風險（無需實體裝備投入，避免安全事故）；4. 靈活性強（可模擬極端或復雜戰場環境）

此外，文檔列舉了仿真的核心應用場景，包括導彈預警、衛星通信（SATCOM）、定位導航授時（PNT）、情報監視偵察（ISR）、雷達制導導彈等，覆蓋陸海空天多域作戰需求。

二、雷達系統：波形類型與核心原理

雷達是電子戰的核心對抗目標，文檔重點解析了4類主流雷達波形的工作機制、公式及應用場景，均附帶信號時域/頻域特性和關鍵計算公式。

1. 脈沖雷達（Pulse Radar）

核心原理：通過發射周期性窄脈沖信號，接收目標反射的回波脈沖，計算“發射-接收”時間差來確定目標距離。
關鍵公式：
距離計算公式： $\frac{C \cdot \tau}{2}$
（其中 $C$ 為光速， $τ\tau$ 為“發射脈沖到接收脈沖的時間差”，除以2是因為信號需往返目標與雷達之間）
應用場景：常規地面雷達、機載搜索雷達，適合中遠距離目標探測。

2. 連續波雷達（CW Radar）

核心原理：持續發射連續電磁波，利用“多普勒效應”（運動目標會導致回波頻率偏移）測量目標速度，但無法直接測量距離（因無脈沖時間差參考）。
關鍵公式：
1. 多普勒頻移基礎公式： $f_o \cdot \frac{C \pm V_o}{C \mp V_S}$ （ $f_o$ 為發射頻率， $V_o$ 為目標速度， $V_S$ 為雷達速度）；
2. 簡化頻移公式（雷達固定時）： $fD=±2VrfoC=±2Vrλf_D = \pm \frac{2 V_r f_o}{C} = \pm \frac{2 V_r}{\lambda}$ （ $f_D$ 為多普勒頻移， $V_r$ 為目標相對雷達速度， $λ\lambda$ 為電磁波波長）。
應用場景：導彈制導（如空空導彈的末制導雷達）、測速雷達（如交通測速）。

3. 線性調頻連續波雷達（LFMCW）

核心原理：在CW雷達基礎上，對發射信號進行“線性頻率調制”（頻率隨時間線性變化，如“升頻 chirp”或“降頻 chirp”），通過比較“發射信號頻率”與“回波信號頻率”的差值（拍頻 $f_B$ ），同時計算目標的距離和速度（解決了傳統CW雷達無法測距的問題）。
關鍵公式：
1. 拍頻與調頻周期關系： $fBfHub=τTCPI\frac{f_B}{f_{Hub}} = \frac{\tau}{T_{CPI}}$ （ $f_{Hub}$ 為調頻帶寬， $T_{CPI}$ 為相干處理間隔）；
2. 距離計算公式： $\frac{C}{2} \cdot \frac{f_B}{f_{Hub}} \cdot T_{CPI}$ ；
3. 聯合距離-速度的拍頻公式： $fB=2fSweepRCTCPI+2Vrλf_B = \frac{2 f_{Sweep} R}{C T_{CPI}} + \frac{2 V_r}{\lambda}$ （ $f_{Sweep}$ 為掃頻帶寬，前項對應距離貢獻，后項對應多普勒頻移貢獻）。
應用場景：汽車毫米波雷達（如自適應巡航、自動緊急制動）、近距離高精度探測雷達。

4. 巴克碼雷達（Barker Code Radar）

核心原理：一種“脈沖壓縮雷達”，通過發射“巴克碼調制的寬脈沖”（將窄脈沖序列按巴克碼規則組合），接收后通過匹配濾波恢復為窄脈沖，實現“遠距離探測”與“高距離分辨率”的平衡（寬脈沖提升發射能量，脈沖壓縮提升分辨率）。
關鍵特性：文檔給出不同長度巴克碼的“峰值旁瓣比（PSL）”——旁瓣比越低，雷達對鄰近目標的區分能力越強，具體參數如下：

巴克碼長度（n）	碼元序列（+表示正脈沖，-表示負脈沖）	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

應用場景：遠距離對空搜索雷達、深空探測雷達（如衛星跟蹤）。

三、雷達對抗技術：距離/速度門欺騙

電子戰中，對雷達的核心欺騙手段是“門欺騙”——通過偽造目標信號，誘使雷達的“距離門”或“速度門”跟蹤虛假目標，最終丟失真實目標。文檔詳細拆解了兩類欺騙技術：

1. 距離門拖引（RGPO）

核心邏輯：通過發射“延遲遞增的虛假回波信號”，逐步將雷達的“距離門”（雷達用于鎖定目標距離的檢測窗口）從真實目標拖向虛假方向，最終導致雷達失鎖。
關鍵步驟：
1. 截獲雷達信號后，生成“高幅度虛假回波”（幅度高于真實回波，確保雷達優先跟蹤）；
2. 逐步增加虛假回波的延遲時間（使虛假目標看起來“遠離雷達”）；
3. 當虛假目標與真實目標距離差超過雷達距離門范圍時，關閉虛假信號——雷達因丟失跟蹤目標，需重新進入“搜索-捕獲”模式，延誤探測時機。
變種：距離門牽引（RGPI）：若虛假回波的延遲時間“逐步減小”（虛假目標看起來“靠近雷達”），則稱為RGPI，適用于欺騙雷達對“逼近目標”的跟蹤。

2. 速度門拖引（VGPO）

核心邏輯：利用雷達的“多普勒效應”，通過發射“頻率逐步偏移的虛假信號”，將雷達的“速度門”（鎖定目標速度的檢測窗口）拖離真實速度，導致失鎖。
關鍵步驟：
1. 截獲雷達的多普勒頻移信號（真實目標的速度對應頻移）；
2. 發射與真實信號同頻率的高幅度虛假信號（捕獲雷達速度門）；
3. 緩慢偏移虛假信號的頻率（模擬目標加速/減速），將速度門拖離真實值；
4. 關閉虛假信號——雷達失鎖，需重新搜索目標，尤其對“脈沖多普勒雷達”（低空目標探測）和“CW制導雷達”（導彈）效果顯著。

四、雷達告警接收機（RWR）：天線設計與覆蓋

RWR是載機（如戰斗機、偵察機）的“電子眼”，負責被動探測敵方雷達信號并告警，文檔重點介紹了兩款典型機型的RWR天線布局：

1. U-2R偵察機的RWR天線

布局：4個翼尖天線，分別安裝在“45°、135°、225°、315°”四個方位角，實現對機身周圍的“全向電磁信號覆蓋”。
核心作用：作為高空偵察機，U-2R需實時監測來自不同方向的敵方雷達威脅（如地空導彈雷達、戰斗機火控雷達），4個天線的角度布局可快速定位威脅方向。

2. F-35戰斗機的RWR系統

技術亮點：集成在“分布式孔徑系統（DAS）”中，通過機身各處的多個天線孔徑，實現“360°球形覆蓋”，而非傳統的翼尖/機身離散天線。
系統集成：RWR與“電光瞄準系統（EOTS）”、“有源相控陣雷達（AESA）”、“電子戰支援措施（ESM）”深度融合，形成“一體化航電系統”——不僅能被動告警，還能結合雷達主動探測數據，生成完整的戰場電磁態勢圖。

五、電子戰測試測量（T&M）：方案與校準

文檔是羅德與施瓦茨的技術方案輸出，核心圍繞“如何精準測試電子戰系統（如RWR、雷達、干擾機）的性能”展開，重點介紹了測試方案選擇、多通道校準、信號生成工具。

1. 測試方案：直接注入（DI）vs 空口測試（OTA）

電子戰系統測試的核心是“向被測設備（DUT/SUT，如RWR）注入模擬的敵方電磁信號”，兩種主流方案的對比如下：

方案類型	實現方式	優勢	劣勢	適用場景
直接注入（DI）	通過射頻電纜，將信號發生器的模擬信號直接接入DUT的射頻端口	1. 可擴展性強（支持多輻射源模擬）；2. 精度高（信號參數可控）；3. 安全性好（無電磁泄漏）；4. 可重復性強（測試參數完全一致）	需DUT有明確的射頻測試端口（部分裝備無外露端口）	實驗室環境下的“系統性能測試”（如RWR的信號識別準確率、干擾機的干擾功率測試）
空口測試（OTA）	在“電波暗室”中，通過天線將模擬信號輻射到DUT的接收天線（模擬真實空口傳播）	1. 無需接入DUT內部端口（適合無測試端口的裝備）；2. 模擬真實電磁傳播環境（如信號衰減、多徑效應）	1. 成本高（需電波暗室）；2. 多輻射源模擬難度大；3. 信號易受環境干擾	整機功能測試（如飛行器RWR的整機告警響應、雷達的空口探測距離測試）

2. 多通道射頻校準：幅度、相位與時間

電子戰測試常需模擬“多輻射源同時攻擊”（如多個敵方雷達從不同方向照射DUT），這要求多個射頻通道的“幅度、相位、時間”嚴格對齊——否則會導致DUT誤判威脅方向/距離，文檔介紹了核心校準技術：

（1）測向原理：幅度單脈沖與相位單脈沖

幅度單脈沖測向：通過2個以上“空間分離且波束重疊的天線”，比較不同天線接收信號的幅度差，計算威脅方向（公式： $tan^{-1} \frac{P2}{P1}$ ， $P 1/ P 2$ 為兩天線接收功率）。優勢是實現簡單（DSP算法易實現），劣勢是測向精度較低，常用于RWR。
相位單脈沖測向：通過天線陣列中不同天線接收信號的“相位差”計算方向，核心公式： $Δφn=2πλdsinθ\Delta \varphi_n = \frac{2 \pi}{\lambda} d sin\theta$ （ $d$ 為天線間距， $θ\theta$ 為威脅與天線法線的夾角）。優勢是精度高，劣勢是對天線陣列校準要求嚴格，常用于高精度雷達偵察系統。

（2）校準工具：矢量網絡分析儀（VNA）

文檔推薦使用VNA進行多通道校準，其核心優勢與操作邏輯如下：

優勢：1. 頻率范圍寬（覆蓋電子戰常用的1GHz-40GHz頻段）；2. 可同時測量幅度、相位和群時延（時間差）；3. 動態范圍高（支持低功率信號的相位校準）；4. 校準平面靈活（可自定義參考平面，匹配DUT端口）。
操作邏輯：關閉VNA自身的信號源，由“多通道電子戰刺激源”同時驅動VNA的多個端口，通過VNA的接收端測量各通道的信號比值，實現幅度/相位/時間的偏差修正。

3. 信號生成工具：R&S脈沖序列發生器（Pulse Sequencer）

該工具是羅德與施瓦茨的核心測試設備，用于生成“模擬敵方雷達/通信的復雜脈沖信號”，文檔詳細介紹其功能模塊：

（1）脈沖描述字（PDW）：信號的“數字身份證”

PDW是描述單個脈沖信號的核心參數集合，包含“脈沖到達時間（TOA）、頻率、幅度、相位、脈寬（PW）、脈沖重復間隔（PRI）”等——相當于給每個脈沖信號賦予“唯一身份證”，方便測試系統精準模擬和DUT識別。文檔給出PDW的示例表格：

時間	模式	脈寬（PW）	衰減	偏移頻率	偏移相位	脈沖調制（MOP）	調制速率
0s	RT	0.1s	0dB	10kHz	0°	LFM（線性調頻）	1MHz/μs
0.1s	RT	0.2s	10dB	-1MHz	0°	LFM	1MHz/μs

（2）核心功能模塊

脈沖調制（MOP）：支持多種調制類型，如幅度調制（AM）、頻率調制（FM，含LFM、非線性調頻）、相位調制（PSK，含BPSK、QPSK、8PSK）、巴克碼調制，可模擬復雜雷達信號（如相控陣雷達的捷變頻率脈沖）。
天線建模：支持2D/3D天線方向圖可視化，可設置“半功率波束寬度（HPBW）、極化方式（垂直/水平）、副瓣電平”等參數，還能模擬天線掃描模式（如圓形掃描、光柵掃描、螺旋掃描）。
輻射源與平臺仿真：1. 支持單個輻射源（如單部雷達）或多輻射源（如多部不同型號雷達協同）的模擬；2. 可選K302選項，支持“平臺仿真”——即在一個虛擬平臺（如敵方戰艦、戰機）上掛載最多8個輻射源，模擬真實作戰平臺的多信號輻射特性。
場景仿真：支持多種測試場景，如“單序列場景”（單一輻射源的固定脈沖序列）、“多段波形序列”（多輻射源的動態脈沖序列）、“2D地圖場景”（可選K309選項導入真實經緯度地圖，模擬輻射源在地理空間中的移動軌跡）。
測向（DF）/ 到達角（AoA）測試：專門支持RWR的測向性能測試，可模擬“多個方向的輻射源信號”，通過多通道信號輸出，給DUT的不同天線注入帶有“幅度差/相位差/時間差”的信號，驗證DUT的威脅方向定位精度。

六、結論：電子戰測試的核心價值

文檔最后強調，在現代國防與安全領域，電子戰、軍用通信、雷達系統是“維持作戰優勢的關鍵”，而精準的測試測量解決方案是確保這些系統“在真實戰場可靠運行”的前提——隨著敵方威脅的復雜度提升（如相控陣雷達、認知電子戰），必須依賴“實時信號分析、自適應干擾模擬、高精度射頻校準”等先進測試技術，才能保障任務成功。

綜上，該文檔不僅是羅德與施瓦茨的技術方案展示，更是電子戰領域的“技術手冊”，覆蓋從基礎理論（EW定義、雷達波形）到實戰應用（欺騙技術、RWR設計），再到測試落地（DI/OTA方案、脈沖序列發生器）的全鏈條，適合電子戰工程師、雷達設計師及國防領域研究者參考。