電子對(duì)抗中的DRFM技術(shù)

摘要 數(shù)字射頻存儲(chǔ)器是電子戰(zhàn)中較為行之有效的技術(shù)手段，它能通過對(duì)接收到的敵方信號(hào)進(jìn)行不同的處理以實(shí)現(xiàn)時(shí)敵方雷達(dá)進(jìn)行相應(yīng)的干擾。由于雷達(dá)信號(hào)瞬時(shí)帶寬的不斷增大而使器件發(fā)展水平滯后，信道化DRFM技術(shù)重要性變得日益突出。文中簡述了DRFM的基本原理和信道化DRFM的的方法，并用Matlab仿真驗(yàn)證了信道化DRFM的可行性，分析了通道數(shù)量對(duì)合成信號(hào)的質(zhì)量的影響，為以后的工程中實(shí)現(xiàn)DRFM存儲(chǔ)較高的瞬時(shí)帶寬提供了理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 數(shù)字射頻存儲(chǔ)器；電子戰(zhàn)；信道化

    電子對(duì)抗是敵對(duì)雙方運(yùn)用特定電子設(shè)備進(jìn)行的電磁對(duì)抗，包括電子偵察與反偵察、電子干擾與反干擾、電子摧毀與反摧毀、電子欺騙與反欺騙等。其中，雷達(dá)對(duì)抗是電子對(duì)抗中重要一類，其技術(shù)水平隨著近年來雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展而不斷提高。
    現(xiàn)代的雷達(dá)技術(shù)發(fā)展迅速，有效的干擾信號(hào)基本都是與雷達(dá)的波形匹配，所以導(dǎo)致許多傳統(tǒng)的干擾方法失效。新技術(shù)雷達(dá)的抗干擾性較強(qiáng)，例如相參火控雷達(dá)和相參制導(dǎo)雷達(dá)，他們需要雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)做出快速的反應(yīng)，才能及時(shí)對(duì)雷達(dá)起到干擾作用，所以新的雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)不僅要求干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)高度匹配，還需要雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)能夠迅速地做出反應(yīng)，而數(shù)字射頻存儲(chǔ)技術(shù)就能滿足雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)的這些要求，成為了干擾新體制雷達(dá)的有效手段。
    數(shù)字射頻存儲(chǔ)(Digitai Radio Freguency Memory，DRFM)技術(shù)，其特點(diǎn)是以數(shù)字形式作為存儲(chǔ)信號(hào)信息方式，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行高速采樣，即可以迅速地對(duì)射頻和微波信號(hào)進(jìn)行再現(xiàn)，因?yàn)槭菍?duì)雷達(dá)原信號(hào)的復(fù)制，所以干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)匹配。對(duì)雷達(dá)進(jìn)行電子干擾主要是通過DRFM對(duì)空間雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行接收，然后存儲(chǔ)，再經(jīng)過調(diào)制處理成特定的干擾信號(hào)，最后發(fā)射干擾信號(hào)去干擾雷達(dá)。自從英國EMI電子公司韻Chris Haynes在1974年提出DRFM的基本原理后，該技術(shù)已被許多發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用在雷達(dá)對(duì)抗領(lǐng)域，對(duì)敵方雷達(dá)信號(hào)的存儲(chǔ)和復(fù)制加工處理，以干擾和欺騙敵方的雷達(dá)系統(tǒng)。隨著DRFM技術(shù)在電子戰(zhàn)中的應(yīng)用和發(fā)展，使得研究DRFM技術(shù)對(duì)提高我國雷達(dá)對(duì)抗水平，增強(qiáng)我國電子戰(zhàn)的綜合實(shí)力有重要的意義。

1 DRFM基本原理
    圖1所示為DRFM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖，其組成結(jié)構(gòu)及主要組成單元，包括兩個(gè)混頻器供接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)前的上下變頻工作，主要是將射頻信號(hào)變換到基帶信號(hào)范圍內(nèi)。模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器是用于將現(xiàn)實(shí)中的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)存儲(chǔ)的關(guān)鍵。核心的存儲(chǔ)單元是用于存儲(chǔ)和調(diào)制數(shù)字信號(hào)。存儲(chǔ)單元的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器都由控制單元控制，通過控制器，能使DRFM系統(tǒng)完成不同的應(yīng)用要求。

2 信道化DRFM
    隨著數(shù)字射頻存儲(chǔ)器技術(shù)的進(jìn)步，其面臨的信號(hào)瞬時(shí)帶寬變得越來越大，所以重要的研究方向還是擴(kuò)展瞬時(shí)帶寬，為達(dá)到這一目的，最直接的方法是選用性能高的器件，以直接滿足瞬時(shí)帶寬的要求，但是這需要較高的硬件水平，即讓多個(gè)數(shù)字射頻存儲(chǔ)器同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)頻帶內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行DRFM，具體方法是射頻信號(hào)通過混頻器和一組本振下變頻到中頻，然后經(jīng)過濾波器濾波后進(jìn)行單個(gè)信道的DRFM，當(dāng)需要發(fā)射干擾信號(hào)時(shí)，存儲(chǔ)的信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后再通過相同的那組本振變換到高頻，最后拼接成為完整的干擾信號(hào)。

    純信道化DRFM的原理如圖2所示。使用功率分配器將接收頻率區(qū)間平均分成n路，從功率分配器輸出的每路信號(hào)，經(jīng)過混頻器和帶通濾波器做下變頻，把射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)，然后將每個(gè)通道中濾波后的信號(hào)分別進(jìn)行DRFM。經(jīng)過DRFM的信號(hào)可以通過相應(yīng)的混頻器變回高頻信號(hào)，最后經(jīng)過合路器按照一定的規(guī)則將分路信號(hào)合成完整的干擾信號(hào)。其中各路混頻器中的本振信號(hào)頻率不相等，保持各路在進(jìn)行DRFM時(shí)能夠輸入帶寬相等的中頻頻率。
    設(shè)置DRFM儲(chǔ)存信號(hào)的范圍為f1-f2，其中f1是DRFM的存儲(chǔ)信號(hào)頻率的下限；f2為DRFM存儲(chǔ)信號(hào)頻率的上限。根據(jù)所分通道數(shù)量n計(jì)算本振f0n和帶通濾波器帶寬B如式(1)和式(2)
   
   
    射頻信號(hào)經(jīng)過上述處理成為多個(gè)容易進(jìn)行DRFM處理的中頻信號(hào)，這樣就解決了信號(hào)瞬時(shí)帶寬過大而器件不能滿足的問題。

3 信道化DRFM的計(jì)算機(jī)仿真
    在Matlab 7．9的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，首先產(chǎn)生一個(gè)有多個(gè)參數(shù)可變的線性調(diào)頻信號(hào)，x(t)=Acos[2πf0t+0．5μt2]，具體參數(shù)：幅度A為1．2，帶寬B和起始頻率f0可變。然后將信號(hào)等分為n路，按照式(1)和式(2)選取n個(gè)本振，分別與原信號(hào)混頻，再通過一個(gè)截止頻率為B／(2n)的低通濾波器，這樣就將原信號(hào)等分為n份，且都分布在相同的頻段內(nèi)。
    鑒于單通道DRFM的缺點(diǎn)，每個(gè)通道內(nèi)又使用了正交雙通道技術(shù)，就是將每路的中頻回波信號(hào)再分解為兩個(gè)相似的支路，兩路信號(hào)差別只是其電壓相位差90°，然后每路再進(jìn)行采樣、量化和存儲(chǔ)，最后輸出時(shí)通過相同的本振做上變頻處理求和得到原信號(hào)。
    選取起始頻率為200MHz，帶寬為600MHz，分別 在通道數(shù)n=4和n=8時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下。

    仿真結(jié)果總結(jié)：信道化后的信號(hào)基本可以恢復(fù)原信號(hào)，有些失真的原因主要是濾波器不理想造成通道重合以及信道化后的相位不連續(xù)。通過4通道和8通道信號(hào)比較可知，雖然通道數(shù)量的增加可以降低對(duì)帶寬和采樣率的要求，但子通道數(shù)量越多，合成信號(hào)失真的程度越大，所以需要根據(jù)信號(hào)帶寬和器件要求合理選取信道數(shù)量。

4 結(jié)束語
    DRFM技術(shù)在現(xiàn)在電子戰(zhàn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，所以探究信道化DRFM技術(shù)，改善DRPM接收的瞬時(shí)帶寬，對(duì)產(chǎn)生最佳干擾信號(hào)源、干擾現(xiàn)代體制雷達(dá)有重要作用。文中介紹了DRFM的基本原理和信道化DRFM的方法，結(jié)合仿真驗(yàn)證了用信道化DRFM擴(kuò)展帶寬的可行性。在信道化DRFM的過程中，要根據(jù)目標(biāo)信號(hào)帶寬和工程硬件水平合理地選擇通道數(shù)量。
    在研究過程中也發(fā)現(xiàn)了一些需要解決的問題。信道化后再進(jìn)行信號(hào)拼接時(shí)子信道間重合帶寬和相位不連續(xù)都會(huì)使合成信號(hào)與原信號(hào)產(chǎn)生一定的失真。