數(shù)字射頻存儲器模塊的電路設計

1、引言

電子對抗的最終目的之一是破壞敵方的無線電通信，最 直接有效的手段是采用通信干擾方式，擾亂對方的通信。而雷達干擾機是根據(jù)雷達的工作原理發(fā)射適當?shù)母蓴_信號進人雷達接收設備，利用雷達干擾設備破壞或干擾對方雷達對目標回波信號的檢測，進而不能及時獲得充足的信息，使其效能降低或完全失效。

數(shù)字儲頻是七十年代發(fā)展起來的新技術(shù)。基于DRFM 的電子對抗系統(tǒng)發(fā)展很快。其最初用途是以數(shù)字式存儲復制功能取代ECM系統(tǒng)中的模擬式循環(huán)微波存儲功能。隨著雷達種類的增加，近年來，數(shù)字儲頻已成為電子對抗領域中的關鍵技術(shù)，在雷達的信號模擬、雜波信號模擬、無源干擾信號模擬方面得到廣泛應用。DRFM及其技術(shù)的發(fā)展改進。能夠適應多變、快變和復雜時頻 調(diào)制的威脅信號環(huán)境，能夠促使干擾信號與被干擾的雷達信號之間的相參性，具有過去的其他技術(shù)手段無法達到的良好干擾效果。DRFM及其基本技術(shù)系列的改進 開辟了ECM的一個新領域。

2、DRFM的干擾類型和工作原理

數(shù)字射頻存儲器(DRFM)是一種可儲存任意射頻信號，并在延遲可編程時間后精確輸出的存儲設備。數(shù)字儲頻不但具有瞬時帶寬處理能力，而且存儲頻率精度高， 不丟失相位信息信號，保真度好，可存儲任意時間長度，連續(xù)復制與原雷達信號完全一致的假目標，并可分時復用，對多目標威脅有對抗的能力，而且具有跟蹤雷達 信號拖引功能，能夠?qū)π盘栠M行歷險分析等優(yōu)點，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。

2．1 DRFM的干擾類型

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

隨著數(shù)字儲頻技術(shù)在軍事儀器中的應用和技術(shù)的不斷改進，器件的效率日益提高，數(shù)字儲頻結(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)字射頻存儲系統(tǒng)的輸入信號都是經(jīng)過下變頻到基帶信號后的中頻信號，恢復時再上變頻到信號頻率，所以對DRFM的研究是對數(shù)字中頻(DIFM)進行。數(shù)據(jù)采集過程主要是由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、D／A轉(zhuǎn)換這3部分組成。

基本原理為：
①根據(jù)接收信號頻率，調(diào)諧本振，使雙路下變頻器的輸出位于基帶內(nèi)，以便截獲雷達脈沖信號。
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，和正交信號Q。
③基帶I、Q信號的數(shù)字化。用A／D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)：SNR(dB)=6b+1．76 (1)
④將數(shù)字化的I、Q信號存儲在雙端口存儲器中；
⑤信號存儲后．便可對其進行各種干擾的幅相調(diào)制，以實施欺騙干擾；
⑥以某一時鐘周期(100 MHz)將存儲器中的I、Q信號讀出，重構(gòu)基帶信號。即對存儲的數(shù)字信號進行D／A轉(zhuǎn)換；
⑦重構(gòu)RF信號。對基I、Q信號上變頻，完成對原始信號的相干復制。因為對上下變頻時采用相同的本振，所以干擾信號在頻率上實現(xiàn)對雷達信號的瞄準；
⑧通過控制器，實現(xiàn)DRFM的各種工作方式選擇，完成不同應用要求。當DRFM中的存儲器與計算機相連時，還可實現(xiàn)對存儲信號的特征分析，或用于產(chǎn)生所需的信號波形。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、信號調(diào)制模塊在DRFM結(jié)構(gòu)中的應用

3．1 信號調(diào)制的原理

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

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

（2）

式中：Kf為頻率偏移常數(shù)。這時，相位偏移為：
（3）

則調(diào)頻信號為： （4）

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

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