基于频率引导的ESM/ELINT接收机的设计与实现

柴桦　高俊杰

摘  要：本文在分析国内现有接收机的基础上，设计了基于频率引导的ESM/ELINT接收机的硬件方案和信号流程，并进一步阐述了基于频率引导的ESM/ELINT接收机优缺点，对于搞好相关研究具有一定的理论指导意义。

关键词：频率引导  接收机

目前市场上的雷达接收机主要有两种，多相滤波ESM/ELINT接收机的信号处理能力强，但结构复杂、实现难度大，单比特ESM接收机体积小、结构简单，但信号处理能力有限，为此可以把这二者结合在一起，构成基于频率引导的ESM/ELINT接收机，既具有较强的信号处理能力和一定的截获概率，又降低了系统的实现难度。单比特ESM接收机单比特ESM接收机的量化位数低，双信号动态范围比较小，影响了同时到达信号的检测，并且单不能保留信号的全貌，无法对信号进行脉内分析，影响了该接收机适应复杂信号环境的能力。

一、硬件设计与实现

随着雷达技术的发展，雷达信号越来越多地采用了大时宽积信号，目前这种信号的带宽已逐步扩展到了100MHz以上，部分SAR雷达的信号带宽甚至扩展到了400MHz以上，为实现对这种信号必须采用基于中频宽开的ELINT接收机。基于频率引导ESM/ELINT接收机由三部分组成：第一部分是单比特ESM接收机，该接收机主要实现频率引导功能。由于单比特ESM接收机可以发现同时到达的两个信号，为提高截获概率第二部分使用了两部多相滤波频率搜索接收机，每部频率搜索接收机都只有一个输出信道，因此也只有一块多DSP处理卡及相应的存储阵列，系统的复杂程度显著降低。第三部分是主计算机，其担负的任务与多相滤波ESM/ELINT接收机相同。硬件结构如下图所示：

从图中可以看出，低比特A/D变换器和数字信号处理器共同构成数据采集处理卡，该卡主要实现脉冲频率、宽度和重复间隔的测量并进行预分选，利用带通采样实现输入信号的低比特量化。由于量化位数低A/D变换器的实现比较简单，特别是1bit量化时仅需进行过零点检测，完全可以利用单个芯片来实现。低比特A/D变换器通过自定义高速数据总线和数字信号处理器相连，这样可以大大降低数据传输的难度。数字信号处理器的主要功能是实现单比特FFT运算，同时还要进行信号检测、参数测量并实现信号的预分选。数字信号处理器既可以完全由FPGA组成也可以完全由DSP组成，还可以采用二者的混合结构，即利用FPGA实现单比特FFT和参数测量，利用DSP实现预分选。

二、信号流程设计与实现

频率引导ESM/ELINT接收机的信号处理流程与多相滤波ESM/ELINT接收机相比只增加了一个频率引导过程，当单比特ESM接收机发现信号后引导多相滤波搜索接收机调谐到给定信道，然后开始后续处理。当单比特ESM接收机只检测到一个信号时，可以引导任意一部搜索接收机进行处理，检测到两个信号时则需同时引导两部搜索接收机分别处理。频率引导的ESM/ELINT接收机具有较强的信号处理能力和较低的实现难度，是一种比较实用的接收机。将单比特技术和多相滤波技术相结合就可以构成基于频率引导的ESM/ELINT接收机，单比特接收机也可以引导其它类型的接收机，同样多相滤波频率搜索接收机也可以接受其它接收机的引导，这就拓宽了二者的应用范围。信号处理流程如下图所示：

三、频率引导ESM/ELINT接收机的功能特点

频率引导ESM/ELINT接收机主要有以下特点：首先，该接收机的信号处理能力强，能实现信号的脉内分析。其次，该接收机的结构简单，实现难度小。第三，这种接收机可以将信号存储下来，具有事后分析能力。但这种接收机本质上是一种频率搜索结构的接收机，其截获概率要低于多相滤波ESM/ELINT宽带接收机，由于采用了频率引导方式，其截获概率还是要明显高于非引导的的搜索接收机。接收机的最大困难是数据采集卡的采集速度和后续信号处理能力不匹配，虽然采用并行处理技术可以在一定程度上解决这一问题，但还不能完全克服数据“瓶颈”。因此，接收机不能实现全概率接收，只能对某一段时间内的信号进行处理，时段的长短主要由数据采集部分的存储深度决定，对这一段时间以外的信号就只能舍弃了。频率宽开接收机将是数字接收机最终的发展方向，未来的宽带数字接收机很有可能采用这种机构，因为这种结构最符合软件化侦察的需要，可以真正实现侦察接收机的全数字化的。

参考文献

[1]王激扬. 测频测向一体化新体制雷达侦察接收机研制——信号处理机[A]. 成都电子科技大学博士学位论文，2000年10月

[2]张嵘. 宽带高灵敏度数字接收机[A]. 成都电子科技大学博士学位论文，2002年12月

[3]Rick L T，Michael J D，Wayne L W. An 8-Bit 2-Gigasample/Second A/D Converter Multichip Module for Digital Receiver Demonstration on Navy AN/ APS-145 E2-C Airborne Early Warning Aircraft Radar[J]. IEEE Trans. Components， Packaging， and Manufacturing Technology Part B， Volume. 21， NO. 4， Nov 1998， Pages： 447-462

[4]Thompson R L，Degerstrom M J，Walters W L. An 8-bit 2.5 gigasample A/D converter multichip module for all-digital radar receiver for AN/APS 145 radar on Navy E2-C Airborne Early Warning Aircraft[C]. MCMC '97.， 1997 IEEE： 20-26

柴樺（1983.11）女、汉、甘肃会宁人、大学本科、68041部队工程师。研究方向：通讯技术

高俊杰（1973.08）男、汉、陕西咸阳人、大学本科、68041部队高级工程师。研究方向：通讯技术