數(shù)字射頻存儲(chǔ)器模塊的電路設(shè)計(jì)

1、引言

電子對(duì)抗的最終目的之一是破壞敵方的無(wú)線(xiàn)電通信，最 直接有效的手段是采用通信干擾方式，擾亂對(duì)方的通信。而雷達(dá)干擾機(jī)是根據(jù)雷達(dá)的工作原理發(fā)射適當(dāng)?shù)母蓴_信號(hào)進(jìn)人雷達(dá)接收設(shè)備，利用雷達(dá)干擾設(shè)備破壞或干擾對(duì)方雷達(dá)對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)的檢測(cè)，進(jìn)而不能及時(shí)獲得充足的信息，使其效能降低或完全失效。

數(shù)字儲(chǔ)頻是七十年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)?；?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/DRFM">DRFM 的電子對(duì)抗系統(tǒng)發(fā)展很快。其最初用途是以數(shù)字式存儲(chǔ)復(fù)制功能取代ECM系統(tǒng)中的模擬式循環(huán)微波存儲(chǔ)功能。隨著雷達(dá)種類(lèi)的增加，近年來(lái)，數(shù)字儲(chǔ)頻已成為電子對(duì)抗領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，在雷達(dá)的信號(hào)模擬、雜波信號(hào)模擬、無(wú)源干擾信號(hào)模擬方面得到廣泛應(yīng)用。DRFM及其技術(shù)的發(fā)展改進(jìn)。能夠適應(yīng)多變、快變和復(fù)雜時(shí)頻 調(diào)制的威脅信號(hào)環(huán)境，能夠促使干擾信號(hào)與被干擾的雷達(dá)信號(hào)之間的相參性，具有過(guò)去的其他技術(shù)手段無(wú)法達(dá)到的良好干擾效果。DRFM及其基本技術(shù)系列的改進(jìn) 開(kāi)辟了ECM的一個(gè)新領(lǐng)域。

2、DRFM的干擾類(lèi)型和工作原理

數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)是一種可儲(chǔ)存任意射頻信號(hào)，并在延遲可編程時(shí)間后精確輸出的存儲(chǔ)設(shè)備。數(shù)字儲(chǔ)頻不但具有瞬時(shí)帶寬處理能力，而且存儲(chǔ)頻率精度高， 不丟失相位信息信號(hào)，保真度好，可存儲(chǔ)任意時(shí)間長(zhǎng)度，連續(xù)復(fù)制與原雷達(dá)信號(hào)完全一致的假目標(biāo)，并可分時(shí)復(fù)用，對(duì)多目標(biāo)威脅有對(duì)抗的能力，而且具有跟蹤雷達(dá) 信號(hào)拖引功能，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行歷險(xiǎn)分析等優(yōu)點(diǎn)，可用于有效地干擾采用多普勒技術(shù)和脈壓技術(shù)的雷達(dá)。

2．1 DRFM的干擾類(lèi)型

DRFM可用于產(chǎn)生各種欺騙干擾信號(hào)和遮蓋干擾信號(hào),如表l所示，其基本功能是用數(shù)字方法存儲(chǔ)接收的射頻信號(hào)，再適當(dāng)重構(gòu)和調(diào)制存儲(chǔ)的輸入信號(hào)波形。DRFM除了 可在時(shí)間上延遲調(diào)制之外，還可以加一定的調(diào)制，若在輸出時(shí)加上一定的調(diào)制，則可實(shí)現(xiàn)速度、距離的欺騙信號(hào)或速度距離二維信號(hào)，還可通過(guò)添加目標(biāo)使濾波器產(chǎn) 生假目標(biāo)的欺騙干擾，它將日趨成為對(duì)付多種新體制雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著數(shù)字儲(chǔ)頻技術(shù)在軍事儀器中的應(yīng)用和技術(shù)的不斷改進(jìn)，器件的效率日益提高，數(shù)字儲(chǔ)頻結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一系列變化，圖l為基本I-Q DRFM的原理框圖。

圖1 DRFM的基本結(jié)構(gòu)

2．2 DRFM的工作原理

由于數(shù)字射頻存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸入信號(hào)都是經(jīng)過(guò)下變頻到基帶信號(hào)后的中頻信號(hào)，恢復(fù)時(shí)再上變頻到信號(hào)頻率，所以對(duì)DRFM的研究是對(duì)數(shù)字中頻(DIFM)進(jìn)行。數(shù)據(jù)采集過(guò)程主要是由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、D／A轉(zhuǎn)換這3部分組成。

基本原理為：
①根據(jù)接收信號(hào)頻率，調(diào)諧本振，使雙路下變頻器的輸出位于基帶內(nèi)，以便截獲雷達(dá)脈沖信號(hào)。
②下變頻。一般由正交下變頻和本振組成，產(chǎn)生基帶同相信號(hào)，和正交信號(hào)Q。
③基帶I、Q信號(hào)的數(shù)字化。用A／D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)：SNR(dB)=6b+1．76 (1)
④將數(shù)字化的I、Q信號(hào)存儲(chǔ)在雙端口存儲(chǔ)器中；
⑤信號(hào)存儲(chǔ)后．便可對(duì)其進(jìn)行各種干擾的幅相調(diào)制，以實(shí)施欺騙干擾；
⑥以某一時(shí)鐘周期(100 MHz)將存儲(chǔ)器中的I、Q信號(hào)讀出，重構(gòu)基帶信號(hào)。即對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換；
⑦重構(gòu)RF信號(hào)。對(duì)基I、Q信號(hào)上變頻，完成對(duì)原始信號(hào)的相干復(fù)制。因?yàn)閷?duì)上下變頻時(shí)采用相同的本振，所以干擾信號(hào)在頻率上實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的瞄準(zhǔn)；
⑧通過(guò)控制器，實(shí)現(xiàn)DRFM的各種工作方式選擇，完成不同應(yīng)用要求。當(dāng)DRFM中的存儲(chǔ)器與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)信號(hào)的特征分析，或用于產(chǎn)生所需的信號(hào)波形。下變頻電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 下變頻電路結(jié)構(gòu)

3、信號(hào)調(diào)制模塊在DRFM結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

3．1 信號(hào)調(diào)制的原理

一 個(gè)正弦載波，有幅度、頻率和相位3個(gè)參量，因此，既可把調(diào)制信號(hào)的信息加載到載波的線(xiàn)性變化(幅度變化)中，還可體現(xiàn)在載波的頻率和相位變化中。這種對(duì)高 頻載波的頻率和相位的調(diào)制，分別稱(chēng)為調(diào)頻和調(diào)相，其本質(zhì)已不再是原信號(hào)頻譜的線(xiàn)性搬移，而是頻譜的非線(xiàn)性變換，致使產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率分量的調(diào)制過(guò)程。

(1)調(diào)頻：所謂頻率調(diào)制，是指瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)而變化，即：

（2）

式中：Kf為頻率偏移常數(shù)。這時(shí)，相位偏移為：
（3）

則調(diào)頻信號(hào)為： （4）

調(diào)頻信號(hào)的頻譜與輸入信號(hào)頻譜之間不再是頻譜搬移的關(guān)系，因此無(wú)法寫(xiě)出調(diào)頻信號(hào)的頻譜的明確表達(dá)式，但調(diào)頻信號(hào)的98％功率帶寬與調(diào)頻指數(shù)和輸入信號(hào)的帶寬有關(guān)。調(diào)頻指數(shù)定義為最大的頻偏與輸入信號(hào)帶寬fm的比值，即：
（5）

調(diào)頻信號(hào)的帶寬可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算為：B=2△f_max+2f_m=2(β_f+1)f_m （6）