基于頻率引導的ESM/ELINT接收機的設計與實現

柴樺　高俊杰

摘? 要：本文在分析國內現有接收機的基礎上，設計了基于頻率引導的ESM/ELINT接收機的硬件方案和信號流程，并進一步闡述了基于頻率引導的ESM/ELINT接收機優缺點，對于搞好相關研究具有一定的理論指導意義。

關鍵詞：頻率引導? 接收機

目前市場上的雷達接收機主要有兩種，多相濾波ESM/ELINT接收機的信號處理能力強，但結構復雜、實現難度大，單比特ESM接收機體積小、結構簡單，但信號處理能力有限，為此可以把這二者結合在一起，構成基于頻率引導的ESM/ELINT接收機，既具有較強的信號處理能力和一定的截獲概率，又降低了系統的實現難度。單比特ESM接收機單比特ESM接收機的量化位數低，雙信號動態范圍比較小，影響了同時到達信號的檢測，并且單不能保留信號的全貌，無法對信號進行脈內分析，影響了該接收機適應復雜信號環境的能力。

一、硬件設計與實現

隨著雷達技術的發展，雷達信號越來越多地采用了大時寬積信號，目前這種信號的帶寬已逐步擴展到了100MHz以上，部分SAR雷達的信號帶寬甚至擴展到了400MHz以上，為實現對這種信號必須采用基于中頻寬開的ELINT接收機。基于頻率引導ESM/ELINT接收機由三部分組成：第一部分是單比特ESM接收機，該接收機主要實現頻率引導功能。由于單比特ESM接收機可以發現同時到達的兩個信號，為提高截獲概率第二部分使用了兩部多相濾波頻率搜索接收機，每部頻率搜索接收機都只有一個輸出信道，因此也只有一塊多DSP處理卡及相應的存儲陣列，系統的復雜程度顯著降低。第三部分是主計算機，其擔負的任務與多相濾波ESM/ELINT接收機相同。硬件結構如下圖所示：

從圖中可以看出，低比特A/D變換器和數字信號處理器共同構成數據采集處理卡，該卡主要實現脈沖頻率、寬度和重復間隔的測量并進行預分選，利用帶通采樣實現輸入信號的低比特量化。由于量化位數低A/D變換器的實現比較簡單，特別是1bit量化時僅需進行過零點檢測，完全可以利用單個芯片來實現。低比特A/D變換器通過自定義高速數據總線和數字信號處理器相連，這樣可以大大降低數據傳輸的難度。數字信號處理器的主要功能是實現單比特FFT運算，同時還要進行信號檢測、參數測量并實現信號的預分選。數字信號處理器既可以完全由FPGA組成也可以完全由DSP組成，還可以采用二者的混合結構，即利用FPGA實現單比特FFT和參數測量，利用DSP實現預分選。

二、信號流程設計與實現

頻率引導ESM/ELINT接收機的信號處理流程與多相濾波ESM/ELINT接收機相比只增加了一個頻率引導過程，當單比特ESM接收機發現信號后引導多相濾波搜索接收機調諧到給定信道，然后開始后續處理。當單比特ESM接收機只檢測到一個信號時，可以引導任意一部搜索接收機進行處理，檢測到兩個信號時則需同時引導兩部搜索接收機分別處理。頻率引導的ESM/ELINT接收機具有較強的信號處理能力和較低的實現難度，是一種比較實用的接收機。將單比特技術和多相濾波技術相結合就可以構成基于頻率引導的ESM/ELINT接收機，單比特接收機也可以引導其它類型的接收機，同樣多相濾波頻率搜索接收機也可以接受其它接收機的引導，這就拓寬了二者的應用范圍。信號處理流程如下圖所示：

三、頻率引導ESM/ELINT接收機的功能特點

頻率引導ESM/ELINT接收機主要有以下特點：首先，該接收機的信號處理能力強，能實現信號的脈內分析。其次，該接收機的結構簡單，實現難度小。第三，這種接收機可以將信號存儲下來，具有事后分析能力。但這種接收機本質上是一種頻率搜索結構的接收機，其截獲概率要低于多相濾波ESM/ELINT寬帶接收機，由于采用了頻率引導方式，其截獲概率還是要明顯高于非引導的的搜索接收機。接收機的最大困難是數據采集卡的采集速度和后續信號處理能力不匹配，雖然采用并行處理技術可以在一定程度上解決這一問題，但還不能完全克服數據“瓶頸”。因此，接收機不能實現全概率接收，只能對某一段時間內的信號進行處理，時段的長短主要由數據采集部分的存儲深度決定，對這一段時間以外的信號就只能舍棄了。頻率寬開接收機將是數字接收機最終的發展方向，未來的寬帶數字接收機很有可能采用這種機構，因為這種結構最符合軟件化偵察的需要，可以真正實現偵察接收機的全數字化的。

參考文獻

[1]王激揚. 測頻測向一體化新體制雷達偵察接收機研制——信號處理機[A]. 成都電子科技大學博士學位論文，2000年10月

[2]張嶸. 寬帶高靈敏度數字接收機[A]. 成都電子科技大學博士學位論文，2002年12月

[3]Rick L T，Michael J D，Wayne L W. An 8-Bit 2-Gigasample/Second A/D Converter Multichip Module for Digital Receiver Demonstration on Navy AN/ APS-145 E2-C Airborne Early Warning Aircraft Radar[J]. IEEE Trans. Components， Packaging， and Manufacturing Technology Part B， Volume. 21， NO. 4， Nov 1998， Pages： 447-462

[4]Thompson R L，Degerstrom M J，Walters W L. An 8-bit 2.5 gigasample A/D converter multichip module for all-digital radar receiver for AN/APS 145 radar on Navy E2-C Airborne Early Warning Aircraft[C]. MCMC '97.， 1997 IEEE： 20-26

柴樺（1983.11）女、漢、甘肅會寧人、大學本科、68041部隊工程師。研究方向：通訊技術

高俊杰（1973.08）男、漢、陜西咸陽人、大學本科、68041部隊高級工程師。研究方向：通訊技術