電磁頻譜監測

電磁頻譜監測是感知電磁環境的技術手段，是電磁頻譜管理（無線電管理）的基礎。本書以電磁波傳播、信號分析、天線、射頻等為基礎，以電磁頻譜監測接收、無線電測向、無線電定位為技術框架，之後補充特殊業務，並闡述電磁頻譜監測組織實施流程，形成了完備的電磁頻譜監測知識體系。本書的出版可以為電磁頻譜技術與管理（無線電管理）專業各類本科生、研究生對電磁頻譜監測業務的學習提供強有力的教學條件支撐，也可以為電磁頻譜（無線電）監測技術人員、電磁頻譜管理人員、電磁頻譜（無線電）監測站（隊）長等崗位的任職教育提供良好的基礎。同時也可以為無線電愛好者、信息通信以及各類用頻業務領域工作人員提供良好的技術和理論學習支持。

目錄
第一章 緒論 1
第一節 電磁頻譜監測基本概念 1
一、電磁頻譜監測定義 1
二、電磁頻譜監測對象 1
三、電磁頻譜監測主體 2
四、電磁頻譜監測目的 3
第二節 電磁頻譜監測職能 3
一、常規電磁頻譜監測職能 3
二、特殊電磁頻譜監測職能 4
第三節 電磁頻譜監測內容 5
一、無線電信號頻譜特徵參數測量 5
二、無線電測向與定位 6
三、衛星頻率和軌道資源監測 7
第四節 電磁頻譜監測發展 7
一、電磁頻譜監測接收發展 7
二、電磁頻譜測向定位發展 8
三、電磁頻譜監測認知發展 9
四、電磁頻譜監測模式發展 9
習題與思考題 10
第二章 電磁波及其傳播 11
第一節 電磁波基礎 11
一、麥克斯韋方程組 11
二、電磁波 12
三、無線電波 14
第二節 電磁波傳播 16
一、電磁波傳播媒介 16
二、電磁波傳播的主要方式 18
第三節 電磁波傳播損耗 20
一、自由空間中的電磁波傳播損耗 20
二、傳播媒質中的電磁波傳播損耗 21
習題與思考題 22
第三章 天線與基本射頻模塊 23
第一節 天線 23
一、鞭狀天線 24
二、寬頻帶直立天線 25
三、盤錐天線 25
四、環天線 26
五、Adcock天線 27
六、角度計天線 28
七、Roche天線 29
第二節 基本射頻模塊 29
一、正弦波振盪器 29
二、混頻器 30
三、頻率合成器 33
四、功率放大器 35
習題與思考題 37
第四章 信號處理 39
第一節 噪聲與信號 39
一、噪聲 39
二、噪聲系數 40
三、信號 41
第二節 傅里葉分析 42
一、離散傅里葉級數 43
二、離散傅里葉變換 44
三、快速傅里葉變換 45
第三節 採樣和內插 46
一、採樣 46
二、內插 47
第四節 數字濾波器 49
一、數字濾波器簡介 49
二、無限長脈沖響應（IIR）濾波器設計方法 50
三、有限長脈沖響應（FIR）濾波器設計方法 51
習題與思考題 52
第五章 電磁頻譜監測接收基本原理 53
第一節 窄帶接收技術體制 53
一、超外差接收 53
二、數字化零中頻接收 55
三、中頻數字化接收 56
第二節 寬帶接收技術體制 57
一、直接數字化接收 57
二、數字寬開搜索截獲接收 58
三、通道化接收 59
習題與思考題 60
第六章 電磁頻譜模擬接收技術 61
第一節 模擬全景顯示搜索接收 61
一、基本流程 61
二、頻率搜索 62
三、全景顯示 65
四、主要技術指標 66
第二節 模擬壓縮接收 68
一、基本流程 68
二、色散時延 70
三、信號壓縮 72
四、主要特點 74
第三節 模擬通道化接收 75
一、基本流程 76
二、純通道化接收 77
三、頻帶折疊式通道化接收 78
四、時間分割式通道化接收 79
五、主要技術性能指標與分析 82
習題與思考題 85
第七章 電磁頻譜數字接收技術 87
第一節 數字接收的原理 87
一、採樣原理 88
二、正交變換 89
第二節 數字全景顯示搜索接收 89
第三節 數字通道化接收 91
一、基於雙速率欠採樣寬帶數字通道化接收 92
二、基於並行數字下變頻（DDC）的數字通道化接收 92
三、基於多相濾波的數字通道化接收 94
第四節 其他數字接收 95
一、數字壓縮接收 95
二、引導式數字接收 95
三、單比特數字接收 96
習題與思考題 96
第八章 電磁頻譜參數測量 97
第一節 頻率測量 97
一、常規頻率測量方法 97
二、基於DSP的頻率測量方法 103
第二節 場強和功率通量密度測量 106
一、測量原理 107
二、測量天線的選擇 109
三、測量時長和測量地點的選取 109
第三節 帶寬測量 110
一、占用帶寬測量 110
二、xdB帶寬測量 111
第四節 調制方式識別 114
一、信號調制 115
二、調制方式識別方法 116
三、信號統計特徵 121
習題與思考題 132
第九章 無線電測向基礎 133
第一節 無線電測向概述 133
一、無線電測向相關概念 133
二、無線電測向的主要用途 134
三、無線電測向技術與設備 136
四、無線電測向技術發展 137
第二節 無線電測向主要性能指標 138
一、測向準確度 138
二、測向靈敏度 139
三、工作頻率範圍 140
四、處理帶寬和頻率分辨率 140
五、可測信號的種類 141
六、抗乾擾性 142
七、時間特性 143
八、可靠性 143
習題與思考題 143
第十章 振幅法測向 144
第一節 最小信號法測向 144
一、人工聽覺小音點測向 145
二、自動視覺小音點測向 149
第二節 最大信號法測向 150
一、最大信號法測向原理 151
二、測角精度和角度分辨率 151
三、最大信號法測向特點 152
第三節 比幅法測向 152
一、單脈沖比幅法測向 153
二、沃特森-瓦特比幅法測向 154
第四節 幅度綜合法測向 157
一、幅度綜合法測向原理 157
二、幅度綜合法測向過程 160
習題與思考題 162
第十一章 相位法測向 163
第一節 乾涉儀測向 164
一、單基線雙通道乾涉儀測向設備 164
二、雙基線雙通道乾涉儀測向 168
三、雙通道四單元天線乾涉儀測向 169
四、三通道三單元天線乾涉儀測向 170
第二節 相關乾涉儀測向 172
一、相關乾涉儀測向原理 172
二、相關乾涉儀測向過程 173
三、相關乾涉儀的特點 176
第三節 多普勒測向 177
一、多普勒效應 177
二、多普勒測向原理 178
三、偽多普勒測向原理 179
第四節 時差法測向 181
一、時差法測向的基本原理 181
二、時差法測向的測量誤差 182
習題與思考題 183
第十二章 空間譜估計測向 184
第一節 引言 184
第二節 陣列信號處理的基本模型 185
一、常見陣列 185
二、窄帶信號的延遲 188
三、陣列信號模型 190
第三節 波束形成 191
一、波束形成定義 191
二、常規波束形成 192
三、最佳波束形成 195
第四節 信號子空間與噪聲子空間 199
第五節 多重信號分類（MUSIC）算法 201
一、經典MUSIC算法 202
二、解相乾MUSIC算法 204
三、求根MUSIC算法 209
第六節 旋轉不變技術（ESPRIT）算法 210
一、ESPRIT算法原理 211
二、LS-ESPRIT算法 213
三、TLS-ESPRIT算法 214
習題與思考題 216
第十三章 無線電定位 217
第一節 無源定位基礎 217
一、無源定位的概念 217
二、無源定位的分類 217
三、無源定位的指標 219
第二節 三角定位 219
一、三角定位原理 219
二、三角定位關鍵技術 221
三、三角定位誤差分析 222
第三節 頻差定位 225
一、頻差定位原理 225
二、頻差定位關鍵技術 228
三、頻差定位誤差分析 230
第四節 時差定位 232
一、時差定位原理 232
二、時差定位關鍵技術 234
三、時差定位誤差分析 241
習題與思考題 241
第十四章 衛星頻率軌道監測 242
第一節　衛星信號頻譜監測 242
一、衛星信號測量基礎 242
二、靜止軌道衛星電磁頻譜監測 245
三、非靜止軌道衛星電磁頻譜參數監測 253
第二節 衛星軌道測量 256
一、靜止軌道衛星無源測軌 256
二、靜止軌道衛星有源測軌 257
三、統計定軌與星歷生成 260
第三節 衛星乾擾源定位 261
一、單星和多星定位測量 261
二、雙星定位測量 262
三、定位誤差及校正 267
習題與思考題 269
第十五章 電磁頻譜監測組織實施 270
第一節 電磁頻譜監測力量 270
一、電磁頻譜監測人員 270
二、電磁頻譜監測裝備（系統） 271
第二節 電磁頻譜監測組織 275
一、受領任務與分析判斷情況 275
二、制訂電磁頻譜監測行動方案 277
三、組織遂行任務前的電磁頻譜監測準備 278
第三節 電磁頻譜監測實施 282
一、電磁頻譜監測台站的開設與撤收 283
二、電磁頻譜監測值勤 293
三、典型電磁頻譜監測任務的實施 298
習題與思考題 306