TACAN信号侦收处理技术✴

庞育才，张朝柱，董海，廖刚

TACAN信号侦收处理技术✴

庞育才1，张朝柱1，董海2，廖刚2

（1.哈尔滨工程大学信息与通信学院，哈尔滨150001；2.中国西南电子技术研究所，成都610036）

介绍了TACAN信号的格式和基本特征，提出了一种通过对TACAN信号的分选、识别，获得主、辅基准群脉冲，计算基准群与包络相位零点之间的相位差，得到TACAN方位信息的处理方法。利用MATLAB对TACAN信号分选以及方位处理进行了仿真分析。仿真结果表明，此方法能够获得精确的TACAN方位信息。

电子侦察；TACAN；信号分选；方位处理

1 引言

战术空中导航系统（TACAN）是美国1955年研制并投入装备的近程无线电导航系统，简称塔康［1］。目前，塔康导航系统是一种被广泛使用的导航装备，也广泛应用于航空母舰编队，为航空母舰舰载飞机提供导航服务。因此，TACAN信号的侦收及处理是电子侦察的一个重要方向，具有十分重要的意义。

对塔康信号的侦收及处理，国内的研究还较少。本文通过对脉冲间隔、主辅基准群脉冲个数等参数的匹配，识别出塔康信号的工作模式，这是已有的研究还未曾涉及的。

目前，一般都是通过测向的方法来获得方位信息，但是测向需要专门的测向天线阵，较为复杂。针对塔康信号的特点，本文提出了一种通过对塔康信号的分选及识别，获得主、辅基准群脉冲，然后再分别计算主、辅基准群与15 Hz和135 Hz包络零点相位之间的相位差，从而得到TACAN方位信息的处理方法。本文采用MATLAB［2］对分选过程及方位信息的提取进行了仿真分析。

2 TACAN系统基本原理

TACAN机载设备与地面信标台构成TACAN导航系统。TACAN导航系统是一种采用脉冲调制技术的极坐标系统，其距离测量是基于二次雷达测距原理，方位测量是通过旋转地面信标天线得到一个旋转的多波瓣方向图，提供粗、精方位信息［3］。

TACAN地面信标台以15 Hz和135 Hz复合调制的旋转场向空中发射脉冲，形成15 Hz和135 Hz脉冲包络调制信号，这些信号包含指北基准群脉冲（又称主基准群）、辅助基准群脉冲、台站识别脉冲、距离应答脉冲和随机填充脉冲。其中，TACAN脉冲包络调制信号的函数式为

式中，f1=15 Hz，f2=135 Hz，m1、m2分别为两个脉冲包络的调制度。机载设备在接收并识别出基准群脉冲后，计算主基准群脉冲与15 Hz和135 Hz包络零点的相位差，即可得到TACAN方位信息。

3 TACAN信号简介

塔康信号的工作模式包括空／地X模式、空／地Y模式、空／空X模式、空／空Y模式以及DME／P功能下的X、Y、Z、W模式。在塔康的不同工作模式下，其信号由单脉冲或脉冲对按照一定的编码组成。

在空／地X模式下调制脉冲是由3 600对秒脉冲组成。在这些脉冲对中，有900对是方位基准脉冲群（主基准和辅助基准），其余的2 700对组成随机（有或无距离回答脉冲）或识别和均衡脉冲。所有的脉冲对都被15 Hz和135 Hz正弦调制信号调制，其主、辅基准群脉冲形式如图1和图2所示。

在空／地Y模式下，调制脉冲由用于方位基准脉冲群的单个脉冲、随机脉冲对、识别或均衡脉冲对组成，速率为7 155个／秒。在这些脉冲中1 755个为方位基准脉冲群，余下的5 400个（2 700对脉冲）为随机脉冲（有或无距离回答脉冲），或识别和均衡脉冲对，所有这些脉冲都被15 Hz和135 Hz正弦调制信号调制。其主、辅基准群脉冲形式如图3和图4所示。

4 TACAN信号处理

4.1 总体设计

如图5所示，信号由侦测天线接收后，宽带接收机将频率为962～1 213MHz的信号侦收进来，通过频谱分析，找到信号的中心频率，并由窄带接收机侦收以中心频率为中心、带宽为1 MHz的信号，然后经过中频数字化处理，对得到的数字信号进行参数测量、信号模式识别、分选，得到的数据再进行方位信息分析提取。

4.2 信号侦收

接收机将TACAN射频信号变频到70 MHz中频，在中频直接对信号进行采样。根据带通采样定理［4］，以40 MHz采样率进行中频采样，在第一奈奎斯特区域得到中心频率为10 MHz、带宽为20 MHz的基带信号，经过数字下变频（DDC）得到中心频率在零点的数字基带信号，得到的基带信号如图6所示。

4.3 TACAN信号分选

在对TACAN信号分选识别之前，首先要获得TACAN信号的脉冲参数，对检测到的脉冲包络进行参数测量，可得到脉冲幅度（PA）、脉冲宽度（PW）、脉冲到达时间（TOA）等特征参数，形成脉冲描述字（PDW）。通过宽带接收机和窄带接收机，已经完成了对RF的分选。利用PA以及PW进行预分选。PA跟距离远近以及功率大小有关，通过PA可以将辐射源较近的TACAN信号源分选出来。TACAN信号的PW是一个固定值，通过PW可以剔除其它的信号。通过预分选，得到的信号是单个辐射源的TACAN信号。

然后，由测得的TOA计算出每个脉冲的PRI值，塔康信号参数库中存储着塔康各种工作模式下主、辅基准群的PRI值，如果测得的PRI满足式（2），则将该脉冲分选出来，从而完成信号模式的识别，并获得主、辅基准群脉冲。

式中，PRIi指的是某种工作模式下的主基准群脉冲或者辅助基准群脉冲的PRI值，PRI-rc指的是PRI的容差。

4.4 方位信息提取

基准群与包络零点相位之间的相位差和飞机相对于地面台的方位或地面台相对于飞机的方位是一一对应的。若计算出基准群与包络相位零点之间的相位差，就得到了方位信息。于是计算通过前面得到的主基准群与15 Hz包络相位零点之间的相位差，便得到了飞机相对于地面信标台的方位。本算法中采用的是计算主基准群与15 Hz包络波谷相位之间的相位差，从而间接得到主基准群与15 Hz包络相位零点之间的相位差。其对应关系如表1所示。

用同样的方法计算辅助基准群与135 Hz包络相位零点之间的相位差，便可得到精测的方位信息。

5 实验结果

在本实验中采用JBM-3型模拟器作为信号源，利用接收机侦收信号，侦收到的信号如图7所示。将收到的信号读入MATLAB中，利用MATLAB对信号进行分析。

侦收到的信号通过参数测量获得PDW，并利用模板匹配的方法识别出信号的模式，获得主、辅基准群脉冲，如图8和图9所示。

上面的分选及识别的结果是通过MATLAB仿真得到的，图10给出的结果是该方法在实际应用中所得到的，其中包括幅度大小、信号频率、信号模式等。

计算得到的基准群与包络零点相位之间的相位差，得到TACAN信号的方位信息，如表2所示。

6 结论

通过对TACAN信号侦收及处理过程的仿真分析，证明了本文提出的通过对TACAN信号分选得到主、辅基准群脉冲，并识别出塔康信号模式，然后计算基准群脉冲与包络零点相位之间的相位差从而得到TACAN方位信息的方法是可行的，能够获得精确的TACAN方位信息，具有实际的工程应用价值。

［1］袁仁清，杨云志，王焱滨.TACAN信号处理的MATLAB仿真技术分析［J］.电讯技术，2007，47（1）：196-198.

YUAN Ren-qing，YANG Yun-zhi，WANG Yan-bin. MATLAB Simulation Analysis of TACAN Signal Processing［J］.Telecommunication Engineering，2007，47（1）：196-198.（in Chinese）

［2］刘卫国，陈昭平，张颖.MATLAB程序设计与应用［M］.北京：高等教育出版社，2002.

LIUWei-guo，CHEN Zhao-ping，ZHANG Ying.MATLAB Programming and Application［M］.Beijing：Higher Education Press，2002.（in Chinese）

［3］王玉林，李艳斌.基于线性组合的塔康方位信号处理［J］.无线电工程，2006，36（11）：38-40.

WANGYu-lin，LIYan-bin.TACAN Bearing Signal Processing Based on the Linear Combination［J］.Radio Engineering of China，2006，36（11）：38-40.（in Chinese）

［4］樊昌信，曹丽娜.通信原理［M］.北京：国防工业出版社，1995.

FANChang-xin，CAO Li-na.Communication Principle［M］. Beijing：National Defense Industy Press，1995.（in Chinese）

Reconnaissance Receiving and Processing Technique for TACAN Signals

PANGYu-cai1，ZHANGChao-zhu1，DONGHai2，LIAO Gang2
（1.Harbin Engineering University，Harbin 150001，China；2.Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China）

The format and characters of TACAN signal are introduced，amethod is proposed that themajor reference group and auxiliary reference group are sorted from TACAN signals，then phase difference between reference group and zero phase of envelope is calculated to get the information on its position relative to ground station. Signal sorting and the bearing processing are analysed based on MATLAB.Simulation results show that the algorithm can get the precise bearing information of TACAN.

electronic reconnaissance；TACAN；signal sorting；bearing processing

�收到的TACAN信号 Fig.7 The

TACAN signal

TN971

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2011.10.014

庞育才（1987—），男，四川遂宁人，哈尔滨工程大学信息与通信学院硕士研究生，主要研究方向为信号处理。

1001-893X（2011）10-0067-04

2011-07-15；

2011-08-16

PANG Yu-cai was born in Suining，Sichuan Province，in 1987.He is now a graduate student.His research direction is signal processing.

Email：pangyucai＠yeah.net