基于頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

柴樺　高俊杰

摘? 要：本文在分析國內(nèi)現(xiàn)有接收機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機(jī)的硬件方案和信號(hào)流程，并進(jìn)一步闡述了基于頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于搞好相關(guān)研究具有一定的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：頻率引導(dǎo)? 接收機(jī)

目前市場上的雷達(dá)接收機(jī)主要有兩種，多相濾波ESM/ELINT接收機(jī)的信號(hào)處理能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)難度大，單比特ESM接收機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡單，但信號(hào)處理能力有限，為此可以把這二者結(jié)合在一起，構(gòu)成基于頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機(jī)，既具有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力和一定的截獲概率，又降低了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。單比特ESM接收機(jī)單比特ESM接收機(jī)的量化位數(shù)低，雙信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍比較小，影響了同時(shí)到達(dá)信號(hào)的檢測，并且單不能保留信號(hào)的全貌，無法對(duì)信號(hào)進(jìn)行脈內(nèi)分析，影響了該接收機(jī)適應(yīng)復(fù)雜信號(hào)環(huán)境的能力。

一、硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)信號(hào)越來越多地采用了大時(shí)寬積信號(hào)，目前這種信號(hào)的帶寬已逐步擴(kuò)展到了100MHz以上，部分SAR雷達(dá)的信號(hào)帶寬甚至擴(kuò)展到了400MHz以上，為實(shí)現(xiàn)對(duì)這種信號(hào)必須采用基于中頻寬開的ELINT接收機(jī)。基于頻率引導(dǎo)ESM/ELINT接收機(jī)由三部分組成：第一部分是單比特ESM接收機(jī)，該接收機(jī)主要實(shí)現(xiàn)頻率引導(dǎo)功能。由于單比特ESM接收機(jī)可以發(fā)現(xiàn)同時(shí)到達(dá)的兩個(gè)信號(hào)，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(jī)，每部頻率搜索接收機(jī)都只有一個(gè)輸出信道，因此也只有一塊多DSP處理卡及相應(yīng)的存儲(chǔ)陣列，系統(tǒng)的復(fù)雜程度顯著降低。第三部分是主計(jì)算機(jī)，其擔(dān)負(fù)的任務(wù)與多相濾波ESM/ELINT接收機(jī)相同。硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示：

從圖中可以看出，低比特A/D變換器和數(shù)字信號(hào)處理器共同構(gòu)成數(shù)據(jù)采集處理卡，該卡主要實(shí)現(xiàn)脈沖頻率、寬度和重復(fù)間隔的測量并進(jìn)行預(yù)分選，利用帶通采樣實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的低比特量化。由于量化位數(shù)低A/D變換器的實(shí)現(xiàn)比較簡單，特別是1bit量化時(shí)僅需進(jìn)行過零點(diǎn)檢測，完全可以利用單個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)。低比特A/D變換器通過自定義高速數(shù)據(jù)總線和數(shù)字信號(hào)處理器相連，這樣可以大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y度。數(shù)字信號(hào)處理器的主要功能是實(shí)現(xiàn)單比特FFT運(yùn)算，同時(shí)還要進(jìn)行信號(hào)檢測、參數(shù)測量并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的預(yù)分選。數(shù)字信號(hào)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(jié)構(gòu)，即利用FPGA實(shí)現(xiàn)單比特FFT和參數(shù)測量，利用DSP實(shí)現(xiàn)預(yù)分選。

二、信號(hào)流程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

頻率引導(dǎo)ESM/ELINT接收機(jī)的信號(hào)處理流程與多相濾波ESM/ELINT接收機(jī)相比只增加了一個(gè)頻率引導(dǎo)過程，當(dāng)單比特ESM接收機(jī)發(fā)現(xiàn)信號(hào)后引導(dǎo)多相濾波搜索接收機(jī)調(diào)諧到給定信道，然后開始后續(xù)處理。當(dāng)單比特ESM接收機(jī)只檢測到一個(gè)信號(hào)時(shí)，可以引導(dǎo)任意一部搜索接收機(jī)進(jìn)行處理，檢測到兩個(gè)信號(hào)時(shí)則需同時(shí)引導(dǎo)兩部搜索接收機(jī)分別處理。頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機(jī)具有較強(qiáng)的信號(hào)處理能力和較低的實(shí)現(xiàn)難度，是一種比較實(shí)用的接收機(jī)。將單比特技術(shù)和多相濾波技術(shù)相結(jié)合就可以構(gòu)成基于頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機(jī)，單比特接收機(jī)也可以引導(dǎo)其它類型的接收機(jī)，同樣多相濾波頻率搜索接收機(jī)也可以接受其它接收機(jī)的引導(dǎo)，這就拓寬了二者的應(yīng)用范圍。信號(hào)處理流程如下圖所示：

三、頻率引導(dǎo)ESM/ELINT接收機(jī)的功能特點(diǎn)

頻率引導(dǎo)ESM/ELINT接收機(jī)主要有以下特點(diǎn)：首先，該接收機(jī)的信號(hào)處理能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的脈內(nèi)分析。其次，該接收機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)難度小。第三，這種接收機(jī)可以將信號(hào)存儲(chǔ)下來，具有事后分析能力。但這種接收機(jī)本質(zhì)上是一種頻率搜索結(jié)構(gòu)的接收機(jī)，其截獲概率要低于多相濾波ESM/ELINT寬帶接收機(jī)，由于采用了頻率引導(dǎo)方式，其截獲概率還是要明顯高于非引導(dǎo)的的搜索接收機(jī)。接收機(jī)的最大困難是數(shù)據(jù)采集卡的采集速度和后續(xù)信號(hào)處理能力不匹配，雖然采用并行處理技術(shù)可以在一定程度上解決這一問題，但還不能完全克服數(shù)據(jù)“瓶頸”。因此，接收機(jī)不能實(shí)現(xiàn)全概率接收，只能對(duì)某一段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行處理，時(shí)段的長短主要由數(shù)據(jù)采集部分的存儲(chǔ)深度決定，對(duì)這一段時(shí)間以外的信號(hào)就只能舍棄了。頻率寬開接收機(jī)將是數(shù)字接收機(jī)最終的發(fā)展方向，未來的寬帶數(shù)字接收機(jī)很有可能采用這種機(jī)構(gòu)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)最符合軟件化偵察的需要，可以真正實(shí)現(xiàn)偵察接收機(jī)的全數(shù)字化的。

參考文獻(xiàn)

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柴樺（1983.11）女、漢、甘肅會(huì)寧人、大學(xué)本科、68041部隊(duì)工程師。研究方向：通訊技術(shù)

高俊杰（1973.08）男、漢、陜西咸陽人、大學(xué)本科、68041部隊(duì)高級(jí)工程師。研究方向：通訊技術(shù)