一文看懂數字射頻存儲器DRFM的框圖及其功能
發布時間:2018-04-20 責任編輯:lina
【導讀】數字射頻存儲器(DRFM)是一種微波信號存儲係統,用於實現射頻信號存儲及轉發功能。數字射頻存儲器通過對接收到的射頻信號進行高速采樣、存儲、變換處理和重構,實現對信號捕獲和保存的高速性、幹擾技術的多樣性和控製的靈活性。數字射頻存儲器已成為電子對抗係統中的關鍵組成部分。
什麼是數字射頻存儲器(DRFM)
數字射頻存儲器(DRFM)是一種微波信號存儲係統,用於實現射頻信號存儲及轉發功能。數字射頻存儲器通過對接收到的射頻信號進行高速采樣、存儲、變換處理和重構,實現對信號捕獲和保存的高速性、幹擾技術的多樣性和控製的靈活性。數字射頻存儲器已成為電子對抗係統中的關鍵組成部分。

數字射頻存儲器的基本工作原理
數字射頻存儲(DRFM)的基本工作原理:首先將輸入射頻信號下變頻為中頻信號,經A/D變換後成為數字信號,寫入高速存儲器中。當需要重發這一信號時,在控製器控製下讀出此數字信號並由D/A變換為模擬信號。然後用同一本振作上變頻,得到射頻輸出信號,完成對輸人信號的存儲轉發。
首先對量化過程進行分析,現假設基帶輸入信號為一個正弦信號gi(t)=Esinωit,量化位數為N,經過量化後的信號可用階梯波y(t)表示,y(t)可以被認為是N對矩形波的疊加。如果A/D變換的量化位數為m,那麼正或負半周的量化台階數為N=2m-1。階梯波的表達式為:

E2n+1就是量化產生的諧波分量幅度,可由該式計算各階諧波的功率。
在采樣的過程中,為簡便起見,以一位量化信號作為輸入,則輸入信號為:

式中:E,ωi分別為輸入信號的幅度和角頻率。設采樣脈衝信號為fs(t),采樣後的信號為fo(t),則采樣過程在時域上的數學表示式為fo(t)=fi(t)fs(t),在DRFM中采用等間隔均勻采樣,采樣周期為Ts,采樣時鍾頻率ωs=2πfs。在實際電路中,采樣是在采樣脈衝上升的瞬間完成的。因此采樣脈衝的寬度可以看成一個窄脈寬,用τs。來表示。采樣脈衝的傅裏葉級數為:

式中:Es,τs,Ts和ωs分別為采樣信號的幅度、脈寬、周期和角頻率。則:

在式(6)中,第一項是基帶的諧波信號,是由量化所產生的頻譜成分,隻有在基帶濾波器內,諧波將成為寄生信號,所有nωi》ωs/2的項將被濾除(n取奇數);第二項則完全在濾波器外,不用考慮;第三項是交調信號,滿足(mωs-nωi)《ωs/2的所有成分,將成為交調寄生信號,它們是信號諧波與時鍾諧波的交叉調製引起的。若以D表示脈衝信號占空比,且忽略第二項,則式(6)變為:

式(8),式(9)即為計算1 b量化DRFM的高次諧波和交調信號幅度的方法。
數字射頻存儲器框圖
如下圖所示,數字射頻存儲器可以將接收信號轉換為中頻(IF)xinhao。ranhoujiangzhongpinxinhaodedaikuanshuzihua。shuzihuaxinhaobeicunchuzaicunchuqizhongchuanshudaojisuanji。jisuanjiduixinhaojinxingbiyaodefenxihexiuzheng,shiqimanzuganraojishuxuqiu。

接jie著zhe,修xiu正zheng的de數shu字zi信xin號hao轉zhuan換huan為wei模mo擬ni射she頻pin信xin號hao。通tong過guo使shi用yong與yu初chu始shi頻pin率lv轉zhuan換huan同tong樣yang的de本ben地di振zhen蕩dang器qi,這zhe個ge信xin號hao會hui被bei頻pin繁fan地di轉zhuan換huan為wei接jie收shou頻pin率lv。降jiang頻pin轉zhuan換huan和he升sheng頻pin轉zhuan換huan時shi,使shi用yong唯wei一yi的de振zhen蕩dang器qi保bao持chi了le信xin號hao相xiang位wei的de相xiang幹gan性xing。
數字射頻存儲器可以將接收信號數字化,數字化信號傳輸到計算機,計算機對它進行修正,連續生成新的轉發修正信號。
數字射頻存儲器的關鍵器件是模數轉換器。模數轉換器可以以每赫茲2.5個采樣率進行頻帶數字化,它可以輸出 I & Q(同步和正交)數字信號。這樣就可以掌握數字化信號的相位。
需要注意的是,因為數字射頻存儲器會重構信號,每赫茲2.5個采樣遠大於數字化接收機每赫茲2個采樣的奈奎斯特率。數字化信號通常每個采樣大小有幾個比特,雖然有時候使用1比特數字化采樣或僅相位數字化采樣。
計算機分析輸入信號,確定信號的調製特性和參數。計算機通常分析係統接收的第一個脈衝,生成相同或不同調製參數(成係統的)的脈衝串。數模轉換器生成射頻輸出信號要比模數轉換器生成的輸出信號大很多比特,可以確保在射頻信號重構時信號質量不降。
寬帶數字射頻存儲器框圖
寬(kuan)帶(dai)數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)可(ke)以(yi)將(jiang)一(yi)個(ge)包(bao)括(kuo)多(duo)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)中(zhong)頻(pin)寬(kuan)帶(dai)數(shu)字(zi)化(hua)。幹(gan)擾(rao)機(ji)係(xi)統(tong)要(yao)覆(fu)蓋(gai)威(wei)脅(xie)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei),輸(shu)出(chu)數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)可(ke)以(yi)處(chu)理(li)的(de)中(zhong)頻(pin)信(xin)號(hao)帶(dai)寬(kuan)。
如ru下xia圖tu所suo示shi,通tong過guo使shi用yong係xi統tong唯wei一yi的de本ben地di振zhen蕩dang器qi保bao持chi相xiang位wei相xiang幹gan性xing,再zai進jin行xing頻pin率lv轉zhuan換huan和he其qi後hou的de接jie收shou信xin號hao恢hui複fu。數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi的de帶dai寬kuan受shou限xian於yu模mo數shu轉zhuan換huan器qi的de采cai樣yang率lv。帶dai寬kuan中zhong存cun在zai多duo個ge信xin號hao,需xu要yao重zhong視shi無wu雜za散san動dong態tai範fan圍wei。

因yin此ci,模mo數shu轉zhuan換huan器qi需xu要yao數shu字zi化hua比bi特te的de最zui大da可ke用yong量liang。寬kuan帶dai數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi性xing能neng非fei常chang令ling人ren滿man意yi,因yin為wei它ta們men可ke以yi處chu理li寬kuan帶dai調tiao製zhi和he頻pin率lv捷jie變bian的de威wei脅xie信xin號hao。模mo數shu轉zhuan換huan器qi的de技ji術shu發fa展zhan水shui平ping存cun在zai瓶ping頸jing。寬kuan帶dai數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi可ke以yi處chu理li包bao含han多duo個ge信xin號hao的de頻pin率lv範fan圍wei。
窄帶數字射頻存儲器框圖
窄(zhai)帶(dai)數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)隻(zhi)需(xu)要(yao)帶(dai)寬(kuan)足(zu)夠(gou)寬(kuan),就(jiu)可(ke)以(yi)處(chu)理(li)幹(gan)擾(rao)機(ji)發(fa)射(she)的(de)帶(dai)寬(kuan)最(zui)寬(kuan)的(de)信(xin)號(hao)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe),窄(zhai)帶(dai)數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)合(he)理(li)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)水(shui)平(ping)的(de)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。
如ru下xia圖tu所suo示shi,幹gan擾rao機ji係xi統tong將jiang感gan興xing趣qu的de頻pin率lv範fan圍wei轉zhuan換huan為wei多duo個ge窄zhai帶dai數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi覆fu蓋gai的de頻pin率lv範fan圍wei。數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi係xi統tong的de輸shu入ru信xin號hao自zi動dong分fen配pei給gei每mei個ge數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi。

每(mei)個(ge)數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)都(dou)會(hui)處(chu)理(li)一(yi)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)信(xin)號(hao),在(zai)支(zhi)援(yuan)幹(gan)擾(rao)行(xing)動(dong)中(zhong)發(fa)揮(hui)它(ta)的(de)功(gong)能(neng)。然(ran)後(hou),數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)的(de)模(mo)擬(ni)射(she)頻(pin)輸(shu)出(chu)會(hui)進(jin)行(xing)合(he)成(cheng),轉(zhuan)換(huan)(相幹)後恢複初始的頻率範圍。
需xu要yao強qiang調tiao的de是shi,窄zhai帶dai數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi很hen少shao出chu現xian假jia響xiang應ying,因yin為wei每mei個ge數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi隻zhi處chu理li一yi個ge信xin號hao。每mei個ge窄zhai帶dai數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi隻zhi處chu理li一yi個ge信xin號hao。在zai多duo信xin號hao環huan境jing下xia,需xu要yao多duo個ge窄zhai帶dai數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi來lai處chu理li。
數字射頻存儲器功能
數字射頻存儲器在幹擾脈衝壓縮雷達時特別有效。雷達通過線性調頻和巴克碼兩種技術實現脈衝壓縮,可以提高雷達的距離分辨率。
線xian性xing調tiao頻pin對dui每mei一yi個ge發fa射she脈mai衝chong進jin行xing頻pin率lv調tiao製zhi。在zai雷lei達da接jie收shou機ji中zhong,壓ya縮suo濾lv波bo時shi間jian可ke以yi在zai信xin號hao處chu理li前qian,將jiang信xin號hao壓ya縮suo到dao發fa射she脈mai衝chong寬kuan度du的de小xiao部bu分fen。如ru果guo幹gan擾rao機ji發fa射she的de幹gan擾rao信xin號hao沒mei有you采cai用yong這zhe種zhong頻pin率lv調tiao製zhi,有you效xiao的de幹gan信xin比bi將jiang被bei壓ya縮suo係xi數shu降jiang低di。數shu字zi射she頻pin存cun儲chu器qi發fa射she線xian性xing調tiao頻pin的de幹gan擾rao脈mai衝chong,可ke以yi保bao持chi全quan部bu的de幹gan信xin比bi。
巴克碼壓縮是指對編碼模式中每個信號脈衝進行二進製相移鍵控(BPSK)調(tiao)製(zhi)。開(kai)關(guan)上(shang)移(yi)相(xiang)器(qi)和(he)抽(chou)頭(tou)延(yan)遲(chi)線(xian),將(jiang)接(jie)收(shou)脈(mai)衝(chong)長(chang)度(du)壓(ya)縮(suo)到(dao)一(yi)個(ge)碼(ma)元(yuan)。由(you)於(yu)沒(mei)有(you)采(cai)用(yong)巴(ba)克(ke)碼(ma)的(de)幹(gan)擾(rao)脈(mai)衝(chong)無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)脈(mai)衝(chong)壓(ya)縮(suo),有(you)效(xiao)的(de)幹(gan)信(xin)比(bi)會(hui)隨(sui)著(zhe)碼(ma)元(yuan)數(shu)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)降(jiang)低(di)。數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)通(tong)過(guo)正(zheng)確(que)的(de)巴(ba)克(ke)碼(ma)發(fa)射(she)幹(gan)擾(rao)脈(mai)衝(chong),可(ke)以(yi)保(bao)持(chi)全(quan)部(bu)的(de)幹(gan)信(xin)比(bi)。
數(shu)字(zi)射(she)頻(pin)存(cun)儲(chu)器(qi)也(ye)可(ke)以(yi)發(fa)射(she)相(xiang)幹(gan)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),可(ke)以(yi)在(zai)脈(mai)衝(chong)多(duo)普(pu)勒(le)雷(lei)達(da)處(chu)理(li)器(qi)中(zhong)占(zhan)據(ju)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)使(shi)脈(mai)衝(chong)多(duo)普(pu)勒(le)雷(lei)達(da)無(wu)法(fa)在(zai)多(duo)個(ge)多(duo)普(pu)勒(le)通(tong)道(dao)中(zhong)分(fen)辨(bian)出(chu)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)脈(mai)衝(chong)。
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