劉慶杰

(西安電子科技大學 電子對抗研究所，陜西 西安710071)

新體制雷達廣泛采用相干處理技術(shù)和匹配接收技術(shù)，使得傳統(tǒng)的干擾方法相對失效。數(shù)字射頻存儲器(DRFM)可長時間的存儲雷達信號，保持干擾信號與雷達信號的相參性，適應(yīng)多變、快變和復(fù)雜時頻調(diào)制的威脅信號環(huán)境，具有良好的干擾效果，已成為電子對抗系統(tǒng)的核心部件。

數(shù)字射頻存儲器將截獲到的雷達信號進行高速采樣，數(shù)字化后存儲在數(shù)字存儲器中，經(jīng)延時、頻率調(diào)制后，發(fā)出與雷達信號相參的干擾信號［1］。DRFM不僅具有寬瞬時帶寬的處理能力，且具有存儲精度高、保留相位信息、以及信號失真度低等特點，可方便地產(chǎn)生各種遮蓋式和欺騙式干擾信號［2］。

隨著雷達技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代雷達的帶寬逐漸增大，DRFM系統(tǒng)需接收的信號瞬時帶寬也相應(yīng)變大，若采用單路的DRFM，會對信號的采樣、處理速度帶來挑戰(zhàn)，甚至會影響信號的恢復(fù)質(zhì)量。若采用多個DRFM并行處理，則可解決這一問題，即為信道化的DRFM，其特點是覆蓋的頻率范圍較大［3］。

文中對信道化DRFM的原理進行了研究，分析了信道化后的通道數(shù)目、重合帶寬以及拼接方法對合成信號的影響。

1 信道化DRFM工作原理

數(shù)字射頻存儲技術(shù)的關(guān)鍵是對信號的采樣、存儲和重構(gòu)。典型的DRFM系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 單通道DRFM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖1所示為單通道幅度量化DRFM的結(jié)構(gòu)框圖，其是由下變頻、A/D變換、存儲和數(shù)據(jù)處理、D/A變換以及上變頻5部分組成。下變頻模塊對輸入的射頻信號進行下變頻處理，成為便于進行數(shù)字化的基帶信號。A/D轉(zhuǎn)換模塊對模擬基帶信號進行采樣和量化，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。存儲和數(shù)據(jù)處理模塊將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行存儲，在該部分可對接收到的信號進行精確的幅度、頻率、脈寬和到達時間的測量，也可對存儲的雷達信號進行延時、頻率和相位調(diào)制。D/A轉(zhuǎn)換模塊將調(diào)制后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，重構(gòu)基帶信號。上變頻模塊對基帶信號進行上變頻處理，重構(gòu)射頻信號。為保證對原始信號復(fù)現(xiàn)的準確性，要求上下變頻使用同一本振。

對單通道的DRFM結(jié)構(gòu)進行改進，可得到信道化的DRFM的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。通常較為簡單的方法是采用非調(diào)諧的超外差式數(shù)字射頻存儲器對整個頻帶內(nèi)信號進行DRFM，通過微波混頻器和一組本振將射頻信號下變頻到中頻，再經(jīng)過中頻信道化濾波器濾波后送入單個信道的DRFM，即為最基本的信道化擴展帶寬的方法，也是純信道化方式擴展帶寬的基本原理。其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 純信道化DRFM的原理框圖

如圖2所示，首先采用功分器將頻帶分成N路輸出，從功分器輸出的信號分別經(jīng)下變頻和低通濾波器，將射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號。各個本振頻率不等，保證各路輸出的中頻頻率和帶寬相等。經(jīng)濾波后的中頻信號送至各通道進行單通道的數(shù)字存儲，并包括A/D采樣，對采樣后的數(shù)據(jù)進行存儲以及調(diào)制，經(jīng)過調(diào)制后的信號送給D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號。模擬經(jīng)過上變頻后合路輸出，上下變頻器均采用本振頻率保持一致。

假設(shè)數(shù)字射頻存儲器接收信號的頻率范圍為fmin～fmax，fmin為DRFM輸入信號頻率的最小值，fmax為輸入信號頻率的最大值。輸入信號經(jīng)功分器后與n個不同的本振fn進行混頻?；祛l后的信號經(jīng)帶寬為B的低通濾波器，得到理想的頻帶內(nèi)信號。其中

由此便將瞬時帶寬較大的DRFM系統(tǒng)分解為n個通道，每個通道瞬時帶寬為B，大幅降低了對A/D轉(zhuǎn)換器件以及信號處理器件的要求［4－5］。

2 信道化DRFM的仿真

文中搭建了信道化DRFM系統(tǒng)的仿真模型，對影響信號合成質(zhì)量的信道數(shù)目、重合帶寬和拼接方式進行了仿真分析。

(1)信道數(shù)目的影響。對于給定的接收帶寬，信道的數(shù)目越少，每個信道覆蓋的頻率范圍則越大，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，A/D采樣的頻率也同樣增大，后續(xù)對信號的處理速率要求也越高。反之，信道的數(shù)目越多，每個信道覆蓋的頻率范圍也越小，需并聯(lián)的DRFM數(shù)目同樣越多，因此便會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。而由于信道覆蓋帶寬的減小，可能導(dǎo)致寬帶輸入信號占據(jù)多個信道，對信號的合成也將造成影響［4］。

對占據(jù)不同數(shù)量子信道的寬帶信號進行仿真，輸入信號為初始頻率200 MHz，帶寬為600 MHz的線性調(diào)頻信號，圖3給出了原始信號與經(jīng)過2通道、4通道和8通道后進行信號拼接所形成的合成信號時域和頻域圖［5］。

圖3 信道數(shù)目對信號拼接的影響

如圖3所示，信道化后的信號經(jīng)拼接基本可恢復(fù)原信號，但在信道劃分的邊界處產(chǎn)生了頻率丟失，其主要原因是低通濾波器不理想，同時在邊界處有重疊以及后相位不連續(xù)的情況發(fā)生。相比較圖3(b)～圖3(d)，當信號占據(jù)的信道數(shù)越多，所產(chǎn)生的頻率丟失也越多。因此，在實際應(yīng)用中，需根據(jù)輸入信號的帶寬和器件的要求合理選取信道數(shù)目。

(2)重疊帶寬的影響?，F(xiàn)實中的濾波器不理想，在濾波器的通帶和阻帶間存有過渡帶，重合帶寬則會對子信道合成造成影響。在4通道的條件下，分別選取不同的重疊帶寬進行仿真。輸入信號仍為上述的線性調(diào)頻信號。

圖4僅給出了重合帶寬為1 MHz、2 MHz的仿真圖，隨著重合帶寬的增大，合成信號在時域上會出現(xiàn)較為明顯的“突起”，其是信號在此處疊加的結(jié)果，而頻域上所對應(yīng)某一頻點處幅度較大。重疊帶寬越大，該種結(jié)果則越明顯。因此在濾波器設(shè)計時，應(yīng)盡量減小重疊帶寬。

圖4 不同重合帶寬對信號拼接的影響

(3)拼接方式的影響。信道化后采用不同方法對子信號進行拼接其對提高合成信號質(zhì)量有不同的效果。本節(jié)分別采用直接法、門限法和取前法對信號的合成效果進行分析。直接法是將各子信道的數(shù)據(jù)直接相加得到合成信號。門限法是將各子信道的信號取包絡(luò)，設(shè)定一個門限值，若子信道包絡(luò)低于該值，便將相應(yīng)的數(shù)據(jù)舍去，然后再將各信道的數(shù)據(jù)相加得到合成信號。而取前法是指在子信道重合部分取前部的信道信號，為更好的恢復(fù)信號，取前法也同樣設(shè)置了門限，在大于該門限值后才取前一個信道的信號，而當減小前一個信道的尾信號較小時，則舍去大量信息所帶來的誤差。

仿真輸入信號仍采用上述的線性調(diào)頻信號，4通道合成，信道重疊帶寬設(shè)為1 MHz。仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 拼接方式對合成信號的影響

從圖5中可看出，門限法和取前法合成的信號在頻域上存在頻率丟失的現(xiàn)象，但在時域上卻明顯優(yōu)于直接合成法，而在重疊帶寬較大時，這種優(yōu)勢更為明顯。

3 結(jié)束語

DRFM技術(shù)在電子戰(zhàn)中發(fā)揮著重要作用，研究信道化DRFM技術(shù)，提高DRFM接收的瞬時帶寬，對干擾新體制雷達具有較大的作用。文中介紹了DRFM的基本原理和純信道化DRFM的實現(xiàn)方法，并對影響信號合成質(zhì)量的多個因素進行了仿真分析。在其信道化DRFM的設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)所需干擾的雷達信號帶寬合理劃分信道，避免一個信號同時出現(xiàn)在多個信道，并對信號合成造成影響。而對于濾波器的設(shè)計應(yīng)盡量減小過渡帶，以減小信道的重疊帶寬。采用門限法和取前法合成的信號在時域上有明顯的改善，但仍存在信號頻率成分的丟失，因此需進一步的研究。

［1］ 楊春.寬帶DRFM雷達干擾機信號處理模塊設(shè)計［J］.電訊技術(shù)，2012，52(6):918－921.

［2］ 劉建林，顧明超.基于數(shù)字信道化輸出的改進式DRFM設(shè)計［J］.艦船電子對抗，2011，34(2):9－13.

［3］李淑婧.寬帶DRFM的帶寬擴展技術(shù)研究［D］.西安:西安電子科技大學，2010.

［4］吝瑩，鄧軻.基于DDC和DUC的大帶寬DRFM設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電子科技，2013，26(1):98－103.

［5］ 王福紅.對高重頻信號的DRFM干擾技術(shù)研究［J］.電子科技，2011，24(7):45－47.