基于連續采樣法的模擬接收機參數測量

劉 琳

(海軍駐揚州七二三所軍事代表室，江蘇 揚州 225001)

基于連續采樣法的模擬接收機參數測量

劉 琳

(海軍駐揚州七二三所軍事代表室，江蘇 揚州 225001)

傳統的模擬接收機在雷達脈沖前沿提取各參數，但對如射頻掩護、線性調頻及脈內頻率捷變等新型調制脈沖，不能較好地測量信號。用連續采樣法實現對模擬接收機參數的測量，在過數字門限后，連續地對接收機視頻信號進行采樣、運算，得到雷達參數，解決了基于前沿采樣的參數測量方法只能測量脈沖起始參數的缺點，為電子偵察提供了更多有用的參數。

模擬接收機；參數測量；連續采樣

0 引 言

在現代戰爭中，電子對抗的作用變得越來越重要，而電子偵察是電子對抗的重要環節，其中接收機對雷達參數的測量是電子偵察的關鍵，直接關系到偵察任務的完成。隨著技術的發展，雷達脈沖形式多樣，傳統單一頻率的脈沖形式越來越少，出現了多種形式的調制脈沖，如射頻掩護、線性調頻以及脈內頻率捷變等形式。傳統的基于脈沖前沿提取雷達參數的模擬接收機已經不能滿足需求，本文在分析傳統模擬接收機不足的基礎上，提出了一種基于連續采樣的模擬接收機，并給出了實現步驟。

1 傳統模擬接收機參數測量原理

模擬接收機的主要任務是盡可能真實地提取雷達脈沖信息，送給信號處理分析。傳統的模擬接收機一般在雷達脈沖的前沿提取幅度、頻率、到達時間和方位信息等雷達參數，根據一定的準則判斷脈沖后沿，得到脈寬信息，結束單個脈沖的測量。

圖1為傳統的模擬接收機參數測量原理框圖[1]。模擬接收機的輸入信號有全向射頻和定向射頻，全向射頻完成除到達方向(DOA)以外各參數的測量，定向射頻完成DOA的測量，所有這些參數的測量都是在脈沖同步測量信號(PCMD)的作用下完成的。傳統的模擬接收機是將輸入的全向射頻信號分為2路：一路送對數視頻檢波放大器(DLVA)；另一路送數字瞬時測頻(DIFM)裝置，完成射頻(RF)頻率的測量，并產生射頻頻率準備就緒(RFRDY)指令。DLVA輸出的視頻信號又分為3路：一路與模擬門限比較，當前沿大于門限時給出PCMD同步測量脈沖，同步測量信號的各參數，同時產生門信號/視頻門限(VIDGTE)的前沿；一路用于完成脈沖幅度(PA)、到達時間(TOA)的測量，并產生脈沖幅度準備就緒(PARDY)、到達時間準備就緒(TOARDY)指令；另一路進行采樣保持，采樣保持后的信號下降3 dB作為后沿門限，信號與后沿門限比較，產生門信號/VIDGTE的后沿。對門信號進行計數，得到信號的脈沖寬度(PW)，同時產生脈沖寬度準備就緒(PWRDY)指令。各個參數準備就緒后形成脈沖描述字準備就緒(PDWRDY)指令，與各參數一起送信號處理[2]。測量時序圖如圖2所示。

圖1 參數測量原理框圖

圖2 參數測量時序圖

由上可見，傳統的接收機在脈沖的前沿采樣，對整個脈寬內的頻率和幅度變化沒有體現。

2 傳統的模擬接收機的不足

隨著技術的發展，雷達脈沖形式多樣，傳統的單一頻率的脈沖形式越來越少，出現多種形式的調制脈沖，如射頻掩護、線性調頻以及脈內頻率捷變等形式。以一種比較極端的脈內頻率捷變形式的雷達信號為例，如圖3所示。每個脈沖由多個頻率、幅度不同的子脈沖構成，且脈沖系列中子脈沖的頻率和幅度變化規律并不相同。

圖3 脈內頻率捷變形式雷達信號波形

如果還是采用傳統的模擬接收機前沿采樣的做法，只能測得前沿的頻率，前后2個脈沖組的前沿頻率又是不一樣的，這樣就會送出2個不同的頻率值，同時對于脈沖組內的其它頻率信息也是無能為力的，這樣會丟失大量的脈沖信息，不能真實地體現接收到的外部情況。

3 情報偵察的解決方法

傳統模擬接收機采用前沿采樣的處理方式，會丟失大量脈沖內信息。目前以中頻數字采樣技術為代表的情報偵察接收機較好地解決了這個問題。其方法是將接收到的雷達信號通過變頻處理變化到中頻上，高速的模數轉換器件將中頻信號采集保存在緩存中，處理器讀取緩存里的數據，分析出這個信號的脈沖信息。

情報偵察的處理能力和處理速度與硬件配置與軟件算法相關很大，總的來講，情報偵察的速度遠遠低于傳統模擬接收機的處理速度，這是因為：

(1) 硬件配置。對中頻的高速模數轉換器件的最高采樣速度目前可以做到GHz級，即其中頻帶寬只能做到GHz級；即使做到了GHz級帶寬的采樣，由于在該中頻中會有大量的不需要處理的信息，如何將不需處理信息濾除，保留需要處理的信息，現在普遍采用的方法是減少中頻處理帶寬，對寬帶信號進行情報偵察，以掃描或者設置的方式來處理。

(2) 軟件算法。處理器對中頻采樣的數據進行處理時，由于是對未知信號分析，接收到的信號可能是簡單調制脈沖、捷變信號、參差、抖動、線性調頻和非線性調頻等，處理器需要以多種算法來判斷雷達類型，得到脈沖信息。

綜上所述，情報偵察結合了接收機和信號處理的功能，解決了完整提取脈沖信息的問題。但由于信號處理的時間消耗，其實時性不能和傳統模擬接收機相比。

4 連續采樣模擬接收機的實現

考慮采用連續采樣的方法對脈內頻率捷變諸如此類形式的雷達信號進行參數測量。連續采樣測量框圖如圖4所示，連續采樣測量時序圖如圖5所示。

圖4 連續采樣測量框圖

用時鐘(例如40 MHz)對視頻信號進行連續采樣，在現場可編程門陣列(FPGA)中與數字門限比較，產生PCMD、門信號VIDGTE，并比較相鄰采樣脈沖的PA、RF等，提取更多的信息。此方法用于某偵察機項目及某測頻系統中，實現了500 MHz帶寬-82 dBm的測頻靈敏度，同時實現了線性調頻信號的測量，能給出載頻的起始頻率、中間頻率以及終止頻率。

圖5 連續采樣測量時序圖

連續采樣實現對視頻信號參數的測量主要分為下面幾步:

(1) PCMD的產生

連續采樣得到的視頻信號幅度PA值，在FPGA中與數字門限比較，大于門限則產生PCMD。

(2) 門信號VIDGTE的產生

PCMD的前沿即為門信號VIDGTE的前沿。當采樣的PA值小于門限時，則認為脈沖結束，此時產生門信號VIDGTE的后沿。

(3) 頻率的測量

在門信號內，每一個采樣時鐘對頻率連續測量，產生一串RF碼，鎖存第1個RF碼，后一個RF碼與前一個鎖存的RF碼比較。超出容差時，則認為頻率跳變，此時給出RFRDY鎖存標志，并鎖存后一個RF碼用作下一步的比較。實際操作時，可以考慮連續2個(或3個)超容差時認為頻率跳變。

5 結束語

通過對雷達脈沖的連續采樣，不僅可以得到每個脈沖前沿的頻率、幅度等信息，還可以得到脈沖寬度內的頻率、幅度的詳細信息，真實反映了雷達脈沖的信息。

[1] 林象平.雷達對抗原理[M].西安：西北電訊工程學院出版社，1985.

[2] JAMES T.寬帶數字接收機[M].楊小牛，陸安南，金飚譯.北京：電子工業出版社，2002.

MeasurementofAnalogReceiverParametersBasedonContinuousSamplingMethod

LIU Lin

(Naval Representative Office Based in The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001,China)

Traditional analog receiver extracts each parameter at the front edge of radar pulse,but can not measure signals well to new modulation pulses such as radio frequency shield,linear frequency modulation and impulse frequency agility,etc.This paper proposes a continuous sampling method to measure the parameters of analog receiver.Over the digital threshold,it can continuously samples and calculates the receiver video signals to gain the radar parameters,which solves the problem that the parameter measurement method based on front-edge sampling only can measure the original parameters of pulses,provides more available parameters for electronic reconnaissance.

analog receiver;parameter measurement;continuous sampling

TN957.52

A

CN32-1413(2017)05-0084-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.05.018

2017-04-21