基于ADRV9009的小型化DRFM系统设计与实现

摘要：DRFM作为一种相干干扰技术，具有干扰功率利用率高、干扰反应快等特点，是干扰现代相干体制雷达的重要工作工作方式。针对雷达对抗装备小型化、网络化发展趋势，本文提出一种基于ADRV9009 SoC芯片的小型化DRFM系统设计方案。相比传统DRFM系统设计方案，本方案明显减少了设备树立并提高了系统可靠性。经过测试验证，该方案具有重要的工程应用价值。

关键词：DRFM;小型化;密集假目标。

引言

现代雷达广泛应用多波形设计、重频参差、调频、相控阵波束扫描以及灵活的信号处理与数据处理等技术，雷达越来越复杂，综合抗干扰能力不断提高。DRFM干扰技术是对雷达信号进行数字存储，经过干扰调制后转发出去，其干扰信号保留了相参性，是实施相参干扰的关键技术之一，在雷达对抗设备中广泛应用。

随着无人机技术的快速发展，适用于无人机平台的小型化、网络化雷达对抗设备是雷达对抗技术的一个重要发展方向。本文以ADI公司的ADRV9009 SoC芯片为核心，设计了一款具备DRFM功能的小型化雷达干扰系统，并对原理样机进行了指标测试，验证了系统的功能、性能。

1、干扰信号模型

基于DRFM技术产生的假目标干扰信号，数学模型如下：

其中U（t）为幅度调制，τ为时延参数，fd为多普勒调制参数。

将雷达信号样本和噪声卷积，利用噪声卷积调制可以产生相干灵巧噪声干扰，数学模型如下：

其中，U（t）为幅度调制，τ为时延参数，Jm（t）为噪声信号，S（t）为样本信号。

2、小型化DRFM系统设计

DRFM系统组成一般包括侦察天线、接收变频通道、数字接收模块、信号处理模块、波形产生模块、发射变频通道、干扰天线等，硬件组成如下图所示。

侦察天线与接收变频通道完成空间射频信号的接收、滤波、放大、变频等处理，将1路中频信号送至数字接收模块;数字接收模块完成数字采集、DDC及滤波处理，将基带信号送信号处理模块;信号处理模块进行参数测量、信号分选、重频跟踪、干扰信号产生等处理，并将基带干扰信号送波形产生模块;波形产生模块对基带干扰信号进行DAC处理产生中频干扰信号送发射变频通道;发射变频通道将中频干扰信号进行上变频、滤波、放大形成射频干扰信号，并通过发射天线发射出去。传统的DRFM系统，接收/发射变频模块、数字采集/波形产生模块、信号处理模块一般单独设计，硬件模块多，很难实现设备的进一步小型化。

ADRV9009是一款高集成度射频（RF）、捷变收发器，提供双通道接收器和发射器、集成频率合成器以及数字信号处理功能。接收路径由两个独立的宽动态、直接变频接收器组成，具有一定的动态范围。芯片内部还集成多种辅助功能，比如模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）、用于功率放大器的通用输入/输出（GPIO）以及RF前端控制。其主要参数如下：

适应信号频率：75MHz～6GHz;

最大接收带宽：200MHz;

最大发射带宽：450MHz;

全集成的时钟合成器;

JESD204B数据路径接口;

简要来讲，ADRV9009芯片内部集成了接收/发射变频、AGC控制、ADC、DAC等功能模块，通过一片ADRV9009就可以完成75MHz～6GHz射频信号的数字采集，输出基带信号波形给信号处理;以及接收基带干扰信号，产生射频干扰信号。通过将ADRV9009芯片与信号处理电路、设备监控电路进行集成设计，可以在一块数字处理板卡上实现传统的DRFM功能。

3、硬件设计与验证

根据该方案，采用Xilinx公司的XCZU11EG-2FFVF1761I SoC芯片、ADI公司的ADRV9009、JetsonTX2GPU作为核心处理器设计了一块高集成数字处理板，实现DRFM系统信号采集、参数测量、干扰产生、射频发射等功能。

该数字处理板采用模块化的设计方式，将主要的一些扩展功能进行标准模块化，比如GPU、NVMe、FMC+等。其余的各个功能接口，采用专用芯片实现，引出系统所需要的各项必要功能接口。

板卡中采用了PS侧外接DDR4内存，采用QSPI的启动方式，同时提供了32GB的eMMC存储空间，满足基本的系统、配置数据等存储需要。同时通过USB3320引出USB2.0接口，通过88E1512芯片实现千兆以太网的引出，满足通讯与控制接口的需要。PS侧的高速GTR接口，设计为X4的PCIE2.0，用于与GPU进行互联，实现与GPU的数据互发。PL侧主要是通过IO端口实现各个专用接口，通过MAX3491实现所需要的IRIG-BRS-422＼485接口;通过TXS0108电平转换芯片实现GPIO的隔离输出，用于控制外部的射频模块;通过实现SPI接口，用于控制433通信模块;通过IObank的合理分配实现FMC+所需要的80组LVDS接口信号。

该数字处理板完成加工、调试后，对实现的DRFM功能性能进行了测试。经过测试，该模块产生的密集假目标干扰信号波形如下图所示，与预期效果一致。

4 结论

数字射频存储器（DRFM）可以对雷达信号进行长时间的相干存储，转发的干扰信号可以获得雷达的脉冲处理得益，从而大大降低了干扰设备的功率需求，为干扰现代相干体制雷达提供了有力的技术手段。本文在DRFM干扰的原理基础上，提出一种基于ADRV9009 SoC芯片的小型化DRFM系统实现方案。通过对研制的原理样机的测试，验证了该DRFM系统的功能、性能。实测结果证明，本文中的基于ADRV9009 SoC芯片的DRFM系統设计方案具有很好的工程应用价值。

参考文献

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作者简介：李彦栓男，1987年生，工程师，硕士毕业于西安电子科技大学。现主要研究方向：雷达对抗系统设计。