基于頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機的設(shè)計與實現(xiàn)

柴樺　高俊杰

摘? 要：本文在分析國內(nèi)現(xiàn)有接收機的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于頻率引導(dǎo)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(dǎo)的ESM/ELINT接收機優(yōu)缺點，對于搞好相關(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

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(jié)構(gòu)復(fù)雜、實現(xiàn)難度大，單比特ESM接收機體積小、結(jié)構(gòu)簡單，但信號處理能力有限，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，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(tǒng)的實現(xiàn)難度。單比特ESM接收機單比特ESM接收機的量化位數(shù)低，雙信號動態(tài)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(nèi)分析，影響了該接收機適應(yīng)復(fù)雜信號環(huán)境的能力。

一、硬件設(shè)計與實現(xiàn)

隨著雷達技術(shù)的發(fā)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(xiàn)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(dǎo)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(xiàn)頻率引導(dǎo)功能。由于單比特ESM接收機可以發(fā)現(xiàn)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(yīng)的存儲陣列，系統(tǒng)的復(fù)雜程度顯著降低。第三部分是主計算機，其擔負的任務(wù)與多相濾波ESM/ELINT接收機相同。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)字信號處理器共同構(gòu)成數(shù)據(jù)采集處理卡，該卡主要實現(xiàn)脈沖頻率、寬度和重復(fù)間隔的測量并進行預(yù)分選，利用帶通采樣實現(xiàn)輸入信號的低比特量化。由于量化位數(shù)低A/D變換器的實現(xiàn)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(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)字信號處理器的主要功能是實現(xiàn)單比特FFT運算，同時還要進行信號檢測、參數(shù)測量并實現(xiàn)信號的預(yù)分選。數(shù)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(jié)構(gòu)，即利用FPGA實現(xiàn)單比特FFT和參數(shù)測量，利用DSP實現(xiàn)預(yù)分選。

二、信號流程設(shè)計與實現(xiàn)

頻率引導(dǎo)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(dǎo)過程，當單比特ESM接收機發(fā)現(xiàn)信號后引導(dǎo)多相濾波搜索接收機調(diào)諧到給定信道，然后開始后續(xù)處理。當單比特ESM接收機只檢測到一個信號時，可以引導(dǎo)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(dǎo)兩部搜索接收機分別處理。頻率引導(dǎo)的ESM/ELINT接收機具有較強的信號處理能力和較低的實現(xiàn)難度，是一種比較實用的接收機。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，單比特接收機也可以引導(dǎo)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(dǎo)，這就拓寬了二者的應(yīng)用范圍。信號處理流程如下圖所示：

三、頻率引導(dǎo)ESM/ELINT接收機的功能特點

頻率引導(dǎo)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(xiàn)信號的脈內(nèi)分析。其次，該接收機的結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)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(zhì)上是一種頻率搜索結(jié)構(gòu)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(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。接收機的最大困難是數(shù)據(jù)采集卡的采集速度和后續(xù)信號處理能力不匹配，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，接收機不能實現(xiàn)全概率接收，只能對某一段時間內(nèi)的信號進行處理，時段的長短主要由數(shù)據(jù)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(shù)字接收機最終的發(fā)展方向，未來的寬帶數(shù)字接收機很有可能采用這種機構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)最符合軟件化偵察的需要，可以真正實現(xiàn)偵察接收機的全數(shù)字化的。

參考文獻

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