什么是數(shù)字射頻存儲器（DRFM）

數(shù)字射頻存儲器（DRFM）是一種微波信號存儲系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)射頻信號存儲及轉(zhuǎn)發(fā)功能。數(shù)字射頻存儲器通過對接收到的射頻信號進(jìn)行高速采樣、存儲、變換處理和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對信號捕獲和保存的高速性、干擾技術(shù)的多樣性和控制的靈活性。數(shù)字射頻存儲器已成為電子對抗系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。

數(shù)字射頻存儲器的基本工作原理

數(shù)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(jīng)A／D變換后成為數(shù)字信號，寫入高速存儲器中。當(dāng)需要重發(fā)這一信號時(shí)，在控制器控制下讀出此數(shù)字信號并由D／A變換為模擬信號。然后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(zhuǎn)發(fā)。

首先對量化過程進(jìn)行分析，現(xiàn)假設(shè)基帶輸入信號為一個(gè)正弦信號gi（t）=Esinωit，量化位數(shù)為N，經(jīng)過量化后的信號可用階梯波y（t）表示，y（t）可以被認(rèn)為是N對矩形波的疊加。如果A／D變換的量化位數(shù)為m，那么正或負(fù)半周的量化臺階數(shù)為N=2m-1。階梯波的表達(dá)式為：

E2n+1就是量化產(chǎn)生的諧波分量幅度，可由該式計(jì)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(shè)采樣脈沖信號為fs（t），采樣后的信號為fo（t），則采樣過程在時(shí)域上的數(shù)學(xué)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(shí)鐘頻率ωs=2πfs。在實(shí)際電路中，采樣是在采樣脈沖上升的瞬間完成的。因此采樣脈沖的寬度可以看成一個(gè)窄脈寬，用τs。來表示。采樣脈沖的傅里葉級數(shù)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(xiàng)是基帶的諧波信號，是由量化所產(chǎn)生的頻譜成分，只有在基帶濾波器內(nèi)，諧波將成為寄生信號，所有nωi》ωs／2的項(xiàng)將被濾除（n取奇數(shù)）；第二項(xiàng)則完全在濾波器外，不用考慮；第三項(xiàng)是交調(diào)信號，滿足（mωs-nωi）《ωs／2的所有成分，將成為交調(diào)寄生信號，它們是信號諧波與時(shí)鐘諧波的交叉調(diào)制引起的。若以D表示脈沖信號占空比，且忽略第二項(xiàng)，則式（6）變?yōu)椋?/p>

式（8），式（9）即為計(jì)算1 b量化DRFM的高次諧波和交調(diào)信號幅度的方法。

數(shù)字射頻存儲器框圖

如下圖所示，數(shù)字射頻存儲器可以將接收信號轉(zhuǎn)換為中頻（IF）信號。然后將中頻信號的帶寬數(shù)字化。數(shù)字化信號被存儲在存儲器中傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對信號進(jìn)行必要的分析和修正，使其滿足干擾技術(shù)需求。

接著，修正的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬射頻信號。通過使用與初始頻率轉(zhuǎn)換同樣的本地振蕩器，這個(gè)信號會被頻繁地轉(zhuǎn)換為接收頻率。降頻轉(zhuǎn)換和升頻轉(zhuǎn)換時(shí)，使用唯一的振蕩器保持了信號相位的相干性。

數(shù)字射頻存儲器可以將接收信號數(shù)字化，數(shù)字化信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對它進(jìn)行修正，連續(xù)生成新的轉(zhuǎn)發(fā)修正信號。

數(shù)字射頻存儲器的關(guān)鍵器件是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以以每赫茲2.5個(gè)采樣率進(jìn)行頻帶數(shù)字化，它可以輸出 I & Q（同步和正交）數(shù)字信號。這樣就可以掌握數(shù)字化信號的相位。

需要注意的是，因?yàn)閿?shù)字射頻存儲器會重構(gòu)信號，每赫茲2.5個(gè)采樣遠(yuǎn)大于數(shù)字化接收機(jī)每赫茲2個(gè)采樣的奈奎斯特率。數(shù)字化信號通常每個(gè)采樣大小有幾個(gè)比特，雖然有時(shí)候使用1比特?cái)?shù)字化采樣或僅相位數(shù)字化采樣。

計(jì)算機(jī)分析輸入信號，確定信號的調(diào)制特性和參數(shù)。計(jì)算機(jī)通常分析系統(tǒng)接收的第一個(gè)脈沖，生成相同或不同調(diào)制參數(shù)（成系統(tǒng)的）的脈沖串。數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成射頻輸出信號要比模數(shù)轉(zhuǎn)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(gòu)時(shí)信號質(zhì)量不降。

寬帶數(shù)字射頻存儲器框圖

寬帶數(shù)字射頻存儲器可以將一個(gè)包括多個(gè)信號的中頻寬帶數(shù)字化。干擾機(jī)系統(tǒng)要覆蓋威脅信號的頻率范圍，輸出數(shù)字射頻存儲器可以處理的中頻信號帶寬。

如下圖所示，通過使用系統(tǒng)唯一的本地振蕩器保持相位相干性，再進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換和其后的接收信號恢復(fù)。數(shù)字射頻存儲器的帶寬受限于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率。帶寬中存在多個(gè)信號，需要重視無雜散動態(tài)范圍。

因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器需要數(shù)字化比特的最大可用量。寬帶數(shù)字射頻存儲器性能非常令人滿意，因?yàn)樗鼈兛梢蕴幚韺拵д{(diào)制和頻率捷變的威脅信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)發(fā)展水平存在瓶頸。寬帶數(shù)字射頻存儲器可以處理包含多個(gè)信號的頻率范圍。

窄帶數(shù)字射頻存儲器框圖

窄帶數(shù)字射頻存儲器只需要帶寬足夠?qū)?，就可以處理干擾機(jī)發(fā)射的帶寬最寬的信號。這意味著，窄帶數(shù)字射頻存儲器可以使用合理技術(shù)發(fā)展水平的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

如下圖所示，干擾機(jī)系統(tǒng)將感興趣的頻率范圍轉(zhuǎn)換為多個(gè)窄帶數(shù)字射頻存儲器覆蓋的頻率范圍。數(shù)字射頻存儲器系統(tǒng)的輸入信號自動分配給每個(gè)數(shù)字射頻存儲器。

每個(gè)數(shù)字射頻存儲器都會處理一個(gè)不同的信號，在支援干擾行動中發(fā)揮它的功能。然后，數(shù)字射頻存儲器的模擬射頻輸出會進(jìn)行合成，轉(zhuǎn)換（相干）后恢復(fù)初始的頻率范圍。

需要強(qiáng)調(diào)的是，窄帶數(shù)字射頻存儲器很少出現(xiàn)假響應(yīng)，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)字射頻存儲器只處理一個(gè)信號。每個(gè)窄帶數(shù)字射頻存儲器只處理一個(gè)信號。在多信號環(huán)境下，需要多個(gè)窄帶數(shù)字射頻存儲器來處理。

數(shù)字射頻存儲器功能

數(shù)字射頻存儲器在干擾脈沖壓縮雷達(dá)時(shí)特別有效。雷達(dá)通過線性調(diào)頻和巴克碼兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，可以提高雷達(dá)的距離分辨率。

線性調(diào)頻對每一個(gè)發(fā)射脈沖進(jìn)行頻率調(diào)制。在雷達(dá)接收機(jī)中，壓縮濾波時(shí)間可以在信號處理前，將信號壓縮到發(fā)射脈沖寬度的小部分。如果干擾機(jī)發(fā)射的干擾信號沒有采用這種頻率調(diào)制，有效的干信比將被壓縮系數(shù)降低。數(shù)字射頻存儲器發(fā)射線性調(diào)頻的干擾脈沖，可以保持全部的干信比。

巴克碼壓縮是指對編碼模式中每個(gè)信號脈沖進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）調(diào)制。開關(guān)上移相器和抽頭延遲線，將接收脈沖長度壓縮到一個(gè)碼元。由于沒有采用巴克碼的干擾脈沖無法進(jìn)行脈沖壓縮，有效的干信比會隨著碼元數(shù)量的增加而降低。數(shù)字射頻存儲器通過正確的巴克碼發(fā)射干擾脈沖，可以保持全部的干信比。

數(shù)字射頻存儲器也可以發(fā)射相干干擾信號，可以在脈沖多普勒雷達(dá)處理器中占據(jù)一個(gè)通道。這樣可以使脈沖多普勒雷達(dá)無法在多個(gè)多普勒通道中分辨出干擾信號脈沖。