电子对抗中的DRFM技术

摘要 数字射频存储器是电子战中较为行之有效的技术手段，它能通过对接收到的敌方信号进行不同的处理以实现时敌方雷达进行相应的干扰。由于雷达信号瞬时带宽的不断增大而使器件发展水平滞后，信道化DRFM技术重要性变得日益突出。文中简述了DRFM的基本原理和信道化DRFM的的方法，并用Matlab仿真验证了信道化DRFM的可行性，分析了通道数量对合成信号的质量的影响，为以后的工程中实现DRFM存储较高的瞬时带宽提供了理论基础。
关键词 数字射频存储器；电子战；信道化

    电子对抗是敌对双方运用特定电子设备进行的电磁对抗，包括电子侦察与反侦察、电子干扰与反干扰、电子摧毁与反摧毁、电子欺骗与反欺骗等。其中，雷达对抗是电子对抗中重要一类，其技术水平随着近年来雷达技术的快速发展而不断提高。
    现代的雷达技术发展迅速，有效的干扰信号基本都是与雷达的波形匹配，所以导致许多传统的干扰方法失效。新技术雷达的抗干扰性较强，例如相参火控雷达和相参制导雷达，他们需要雷达对抗系统做出快速的反应，才能及时对雷达起到干扰作用，所以新的雷达对抗系统不仅要求干扰信号与雷达信号高度匹配，还需要雷达对抗系统能够迅速地做出反应，而数字射频存储技术就能满足雷达对抗系统的这些要求，成为了干扰新体制雷达的有效手段。
    数字射频存储(Digitai Radio Freguency Memory，DRFM)技术，其特点是以数字形式作为存储信号信息方式，能够对信号进行高速采样，即可以迅速地对射频和微波信号进行再现，因为是对雷达原信号的复制，所以干扰信号与雷达信号匹配。对雷达进行电子干扰主要是通过DRFM对空间雷达信号进行接收，然后存储，再经过调制处理成特定的干扰信号，最后发射干扰信号去干扰雷达。自从英国EMI电子公司韵Chris Haynes在1974年提出DRFM的基本原理后，该技术已被许多发达国家广泛应用在雷达对抗领域，对敌方雷达信号的存储和复制加工处理，以干扰和欺骗敌方的雷达系统。随着DRFM技术在电子战中的应用和发展，使得研究DRFM技术对提高我国雷达对抗水平，增强我国电子战的综合实力有重要的意义。

1 DRFM基本原理
    图1所示为DRFM系统的基本结构框图，其组成结构及主要组成单元，包括两个混频器供接收信号和发射信号前的上下变频工作，主要是将射频信号变换到基带信号范围内。模数和数模转换器是用于将现实中的模拟信号变为数字信号存储的关键。核心的存储单元是用于存储和调制数字信号。存储单元的模数和数模转换器都由控制单元控制，通过控制器，能使DRFM系统完成不同的应用要求。

2 信道化DRFM
    随着数字射频存储器技术的进步，其面临的信号瞬时带宽变得越来越大，所以重要的研究方向还是扩展瞬时带宽，为达到这一目的，最直接的方法是选用性能高的器件，以直接满足瞬时带宽的要求，但是这需要较高的硬件水平，即让多个数字射频存储器同时工作，实现对整个频带内的信号进行DRFM，具体方法是射频信号通过混频器和一组本振下变频到中频，然后经过滤波器滤波后进行单个信道的DRFM，当需要发射干扰信号时，存储的信号经过模数转换后再通过相同的那组本振变换到高频，最后拼接成为完整的干扰信号。

    纯信道化DRFM的原理如图2所示。使用功率分配器将接收频率区间平均分成n路，从功率分配器输出的每路信号，经过混频器和带通滤波器做下变频，把射频信号转换成中频信号，然后将每个通道中滤波后的信号分别进行DRFM。经过DRFM的信号可以通过相应的混频器变回高频信号，最后经过合路器按照一定的规则将分路信号合成完整的干扰信号。其中各路混频器中的本振信号频率不相等，保持各路在进行DRFM时能够输入带宽相等的中频频率。

    设置DRFM储存信号的范围为f1-f2，其中f1是DRFM的存储信号频率的下限；f2为DRFM存储信号频率的上限。根据所分通道数量n计算本振f0n和带通滤波器带宽B如式(1)和式(2)
   
   
    射频信号经过上述处理成为多个容易进行DRFM处理的中频信号，这样就解决了信号瞬时带宽过大而器件不能满足的问题。

3 信道化DRFM的计算机仿真
    在Matlab 7．9的实验环境下，首先产生一个有多个参数可变的线性调频信号，x(t)=Acos[2πf0t+0．5μt2]，具体参数：幅度A为1．2，带宽B和起始频率f0可变。然后将信号等分为n路，按照式(1)和式(2)选取n个本振，分别与原信号混频，再通过一个截止频率为B／(2n)的低通滤波器，这样就将原信号等分为n份，且都分布在相同的频段内。
    鉴于单通道DRFM的缺点，每个通道内又使用了正交双通道技术，就是将每路的中频回波信号再分解为两个相似的支路，两路信号差别只是其电压相位差90°，然后每路再进行采样、量化和存储，最后输出时通过相同的本振做上变频处理求和得到原信号。
    选取起始频率为200MHz，带宽为600MHz，分别 在通道数n=4和n=8时进行实验，结果如下。

    仿真结果总结：信道化后的信号基本可以恢复原信号，有些失真的原因主要是滤波器不理想造成通道重合以及信道化后的相位不连续。通过4通道和8通道信号比较可知，虽然通道数量的增加可以降低对带宽和采样率的要求，但子通道数量越多，合成信号失真的程度越大，所以需要根据信号带宽和器件要求合理选取信道数量。

4 结束语
    DRFM技术在现在电子战中发挥着越来越重要的作用，所以探究信道化DRFM技术，改善DRPM接收的瞬时带宽，对产生最佳干扰信号源、干扰现代体制雷达有重要作用。文中介绍了DRFM的基本原理和信道化DRFM的方法，结合仿真验证了用信道化DRFM扩展带宽的可行性。在信道化DRFM的过程中，要根据目标信号带宽和工程硬件水平合理地选择通道数量。
    在研究过程中也发现了一些需要解决的问题。信道化后再进行信号拼接时子信道间重合带宽和相位不连续都会使合成信号与原信号产生一定的失真。