基于连续采样法的模拟接收机参数测量

刘 琳

(海军驻扬州七二三所军事代表室，江苏 扬州 225001)

基于连续采样法的模拟接收机参数测量

刘 琳

(海军驻扬州七二三所军事代表室，江苏 扬州 225001)

传统的模拟接收机在雷达脉冲前沿提取各参数，但对如射频掩护、线性调频及脉内频率捷变等新型调制脉冲，不能较好地测量信号。用连续采样法实现对模拟接收机参数的测量，在过数字门限后，连续地对接收机视频信号进行采样、运算，得到雷达参数，解决了基于前沿采样的参数测量方法只能测量脉冲起始参数的缺点，为电子侦察提供了更多有用的参数。

模拟接收机；参数测量；连续采样

0 引 言

在现代战争中，电子对抗的作用变得越来越重要，而电子侦察是电子对抗的重要环节，其中接收机对雷达参数的测量是电子侦察的关键，直接关系到侦察任务的完成。随着技术的发展，雷达脉冲形式多样，传统单一频率的脉冲形式越来越少，出现了多种形式的调制脉冲，如射频掩护、线性调频以及脉内频率捷变等形式。传统的基于脉冲前沿提取雷达参数的模拟接收机已经不能满足需求，本文在分析传统模拟接收机不足的基础上，提出了一种基于连续采样的模拟接收机，并给出了实现步骤。

1 传统模拟接收机参数测量原理

模拟接收机的主要任务是尽可能真实地提取雷达脉冲信息，送给信号处理分析。传统的模拟接收机一般在雷达脉冲的前沿提取幅度、频率、到达时间和方位信息等雷达参数，根据一定的准则判断脉冲后沿，得到脉宽信息，结束单个脉冲的测量。

图1为传统的模拟接收机参数测量原理框图[1]。模拟接收机的输入信号有全向射频和定向射频，全向射频完成除到达方向(DOA)以外各参数的测量，定向射频完成DOA的测量，所有这些参数的测量都是在脉冲同步测量信号(PCMD)的作用下完成的。传统的模拟接收机是将输入的全向射频信号分为2路：一路送对数视频检波放大器(DLVA)；另一路送数字瞬时测频(DIFM)装置，完成射频(RF)频率的测量，并产生射频频率准备就绪(RFRDY)指令。DLVA输出的视频信号又分为3路：一路与模拟门限比较，当前沿大于门限时给出PCMD同步测量脉冲，同步测量信号的各参数，同时产生门信号/视频门限(VIDGTE)的前沿；一路用于完成脉冲幅度(PA)、到达时间(TOA)的测量，并产生脉冲幅度准备就绪(PARDY)、到达时间准备就绪(TOARDY)指令；另一路进行采样保持，采样保持后的信号下降3 dB作为后沿门限，信号与后沿门限比较，产生门信号/VIDGTE的后沿。对门信号进行计数，得到信号的脉冲宽度(PW)，同时产生脉冲宽度准备就绪(PWRDY)指令。各个参数准备就绪后形成脉冲描述字准备就绪(PDWRDY)指令，与各参数一起送信号处理[2]。测量时序图如图2所示。

图1 参数测量原理框图

图2 参数测量时序图

由上可见，传统的接收机在脉冲的前沿采样，对整个脉宽内的频率和幅度变化没有体现。

2 传统的模拟接收机的不足

随着技术的发展，雷达脉冲形式多样，传统的单一频率的脉冲形式越来越少，出现多种形式的调制脉冲，如射频掩护、线性调频以及脉内频率捷变等形式。以一种比较极端的脉内频率捷变形式的雷达信号为例，如图3所示。每个脉冲由多个频率、幅度不同的子脉冲构成，且脉冲系列中子脉冲的频率和幅度变化规律并不相同。

图3 脉内频率捷变形式雷达信号波形

如果还是采用传统的模拟接收机前沿采样的做法，只能测得前沿的频率，前后2个脉冲组的前沿频率又是不一样的，这样就会送出2个不同的频率值，同时对于脉冲组内的其它频率信息也是无能为力的，这样会丢失大量的脉冲信息，不能真实地体现接收到的外部情况。

3 情报侦察的解决方法

传统模拟接收机采用前沿采样的处理方式，会丢失大量脉冲内信息。目前以中频数字采样技术为代表的情报侦察接收机较好地解决了这个问题。其方法是将接收到的雷达信号通过变频处理变化到中频上，高速的模数转换器件将中频信号采集保存在缓存中，处理器读取缓存里的数据，分析出这个信号的脉冲信息。

情报侦察的处理能力和处理速度与硬件配置与软件算法相关很大，总的来讲，情报侦察的速度远远低于传统模拟接收机的处理速度，这是因为：

(1) 硬件配置。对中频的高速模数转换器件的最高采样速度目前可以做到GHz级，即其中频带宽只能做到GHz级；即使做到了GHz级带宽的采样，由于在该中频中会有大量的不需要处理的信息，如何将不需处理信息滤除，保留需要处理的信息，现在普遍采用的方法是减少中频处理带宽，对宽带信号进行情报侦察，以扫描或者设置的方式来处理。

(2) 软件算法。处理器对中频采样的数据进行处理时，由于是对未知信号分析，接收到的信号可能是简单调制脉冲、捷变信号、参差、抖动、线性调频和非线性调频等，处理器需要以多种算法来判断雷达类型，得到脉冲信息。

综上所述，情报侦察结合了接收机和信号处理的功能，解决了完整提取脉冲信息的问题。但由于信号处理的时间消耗，其实时性不能和传统模拟接收机相比。

4 连续采样模拟接收机的实现

考虑采用连续采样的方法对脉内频率捷变诸如此类形式的雷达信号进行参数测量。连续采样测量框图如图4所示，连续采样测量时序图如图5所示。

图4 连续采样测量框图

用时钟(例如40 MHz)对视频信号进行连续采样，在现场可编程门阵列(FPGA)中与数字门限比较，产生PCMD、门信号VIDGTE，并比较相邻采样脉冲的PA、RF等，提取更多的信息。此方法用于某侦察机项目及某测频系统中，实现了500 MHz带宽-82 dBm的测频灵敏度，同时实现了线性调频信号的测量，能给出载频的起始频率、中间频率以及终止频率。

图5 连续采样测量时序图

连续采样实现对视频信号参数的测量主要分为下面几步:

(1) PCMD的产生

连续采样得到的视频信号幅度PA值，在FPGA中与数字门限比较，大于门限则产生PCMD。

(2) 门信号VIDGTE的产生

PCMD的前沿即为门信号VIDGTE的前沿。当采样的PA值小于门限时，则认为脉冲结束，此时产生门信号VIDGTE的后沿。

(3) 频率的测量

在门信号内，每一个采样时钟对频率连续测量，产生一串RF码，锁存第1个RF码，后一个RF码与前一个锁存的RF码比较。超出容差时，则认为频率跳变，此时给出RFRDY锁存标志，并锁存后一个RF码用作下一步的比较。实际操作时，可以考虑连续2个(或3个)超容差时认为频率跳变。

5 结束语

通过对雷达脉冲的连续采样，不仅可以得到每个脉冲前沿的频率、幅度等信息，还可以得到脉冲宽度内的频率、幅度的详细信息，真实反映了雷达脉冲的信息。

[1] 林象平.雷达对抗原理[M].西安：西北电讯工程学院出版社，1985.

[2] JAMES T.宽带数字接收机[M].杨小牛，陆安南，金飚译.北京：电子工业出版社，2002.

MeasurementofAnalogReceiverParametersBasedonContinuousSamplingMethod

LIU Lin

(Naval Representative Office Based in The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001,China)

Traditional analog receiver extracts each parameter at the front edge of radar pulse,but can not measure signals well to new modulation pulses such as radio frequency shield,linear frequency modulation and impulse frequency agility,etc.This paper proposes a continuous sampling method to measure the parameters of analog receiver.Over the digital threshold,it can continuously samples and calculates the receiver video signals to gain the radar parameters,which solves the problem that the parameter measurement method based on front-edge sampling only can measure the original parameters of pulses,provides more available parameters for electronic reconnaissance.

analog receiver;parameter measurement;continuous sampling

TN957.52

A

CN32-1413(2017)05-0084-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.05.018

2017-04-21