Motorola(中國)電子有限公司北亞中心 宋志勇
摘 要： 數(shù)字射頻存儲器(DRFM)采用高速采樣和數(shù)字存儲作為其技術基礎，并已在假目標電子對抗系統(tǒng)設備上被日益廣泛應用，本文將介紹DRFM的主要原理和各種不同結構的優(yōu)缺點。
關鍵詞： 數(shù)字射頻存儲器；電子對抗；雷達
引言
數(shù)字射頻存儲器(DRFM)采用高速采樣和數(shù)字存儲作為其技術基礎，具有對射頻和微波信號的存儲和再現(xiàn)能力。DRFM的基本原理是由英國EMI電子公司的 Chris Haynes在1974年提出的，該技術已被 發(fā)達國家被廣泛應用，尤其是在軍用雷達和電子戰(zhàn)領域，通過對被偵收雷達信號的存儲和再現(xiàn)處理，出于電子對抗的目的產生虛假雷達目標信號去欺騙敵方雷達系統(tǒng)。
數(shù)字射頻存儲器
輸入的射頻信號經下變頻和采樣量化，量化后的數(shù)據(jù)被存儲到高速存儲器中。信號的再生過程需經過相反的模數(shù)轉換和上變頻過程，以恢復到原始信號的頻率。
DRFM系統(tǒng)的瞬時帶寬主要由A/D轉換器的采樣率決定，而系統(tǒng)工作頻帶的擴展，可通過本振工作頻帶的切換來實現(xiàn)。
DRFM使用雙端口存儲器作為高速數(shù)字存儲器，以確保對信號記錄和再現(xiàn)的同時進行，除此以外，DRFM系統(tǒng)可能具有的信號處理能力可以通過在高速存儲器與通用數(shù)字計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換來擴展其應用領域。
DRFM的應用
電子對抗
如果裝備DRFM的電子對抗系統(tǒng)將雷達信號截獲并對其施加一定的延遲再朝雷達發(fā)射機方向發(fā)射回去時，則會被雷達系統(tǒng)認為是目標信號。在電子對抗系統(tǒng)的假目標發(fā)生子系統(tǒng)中，DRFM所具有的吸引力體現(xiàn)在以下幾個方面：
* 相比于模擬方式，一旦雷達信號被截獲和量化后，可以以各種不同的方式存儲起來。
* 由于合適的高速存儲器的采用，通過設置不同的時延來同時產生多個不同距離特征的信號。
* DRFM能設置的最小時延量可以小到等于一個采樣周期。
* 在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中，系統(tǒng)的反應時間至關重要，而DRFM與計算機控制的內在兼容性，使這一要求更容易實現(xiàn)。
雷達
DRFM的另外一項重要的應用是可以被用作雷達系統(tǒng)的核心部件。通過向DRFM存儲器加載人工設置的復雜數(shù)字序列，將可以生成具有雷達信號波形特征的射頻信號，DRFM所記錄的回波信號然后被傳送到數(shù)字計算機去處理。這種方法具有寬頻帶的優(yōu)點，允許高壓縮增益和脈沖調制快速變化的同時保持信號的內在一致性。
除了上面所討論的兩個方面的應用以外，DRFM技術還能被拓展到其它的應用領域，例如根據(jù)需要對射頻和微波脈沖的分析和綜合方面，包括電子戰(zhàn)環(huán)境模擬和測試設備，其中這方面的應用對DRFM來說更具挑戰(zhàn)性。
DRFM的原理結構
DRFM可以有幾種不同的原理結構來完成相同的基本任務，那就是將輸入的射頻信號下變頻到足以適合被高速A/D轉換器所采樣，經量化、存儲和信號處理的過程，而后再經D/A轉換器輸出信號反向上變頻到初始頻率以射頻信號的形式輸出。
＊單邊帶—最簡單的DRFM結構是單邊帶結構。
＊雙邊帶—輸入信號均分到I和Q兩個正交信道中。經采樣量化轉換后的I和Q在后續(xù)鏈路作反向正交還原。
＊相位采樣—在相位采樣的DRFM系統(tǒng)中，接收信號中被量化的是瞬時相位信息，而不是幅度信息。
＊直接數(shù)字下變換—與單邊帶系統(tǒng)結構基本一致，但是沒有前置混頻器，輸入信號直接經帶通濾波器后就進行信號的采樣保持和量化。
＊直接頻分—直接頻分的頻率降低則是通過對輸入頻率的對分來實現(xiàn)，采用了串列式頻率對分器。
各種結構的性能比較分析
DRFM的性能主要有以下三方面的因素決定：系統(tǒng)結構；采樣頻率；量化位數(shù)。
量化噪聲
量化噪聲是由于接收信號與它被量化以后的結果差異造成的，這一點對衡量DRFM的性能是尤其重要。
量化噪聲的功率傳統(tǒng)上講與正弦信號峰值功率有關，而與輸入信號的平均功率無關。對于單個n位的A/D轉換器來說，信噪比是：
SNR=6.02n+1.76dB。通過改善系統(tǒng)濾波的性能和降低A/D轉換的非線性，從而可以增強系統(tǒng)的信噪比。
假信號電平
我們注意到，以上的假信號是由于相關信號的量化產生的，在DRFM系統(tǒng)中，假信號的產生還有如下進一步的原因：調制與解調誤差；帶外信號串入帶內；多個同步信號的性能。
對于雙邊帶系統(tǒng)，假信號的主要來源是調制和解調誤差。在相位采樣的系統(tǒng)中，調制和解調誤差取決于調制與解調器的設計。對于正交解調的系統(tǒng)，其性能與雙邊帶系統(tǒng)相似。
由于大的帶外信號混入系統(tǒng)帶寬，所有的DRFM結構都會生成假信號。這主要是取決于濾波器的性能而不是DRFM的設計。
信號畸變
整個系統(tǒng)帶寬內的頻率變化和DRFM系統(tǒng)的相位響應將導致接收信號的畸變。對于電子對抗裝置來說，這一點尤其重要，這對雷達的影響將是以隊列回波的形式出現(xiàn)，比如，在生成的錯誤目標信號的前后出現(xiàn)弱的回波信號。
結語
DRFM是應用高速采樣和數(shù)字存儲的原理，實現(xiàn)存儲和重建射頻和微波信號的技術。本文討論了DRFM技術的基本原理及其主要應用領域。對特定的應用來說，選擇哪種結構最合適有賴于將要使用的射頻環(huán)境特性和所需達到的性能期望�！�
節(jié)選自《電子產品世界》
