寬帶數(shù)字偵察接收機若干關鍵技術研究及應用.pdf

1、在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中,復雜的電子偵察環(huán)境要求雷達偵察接收機不僅要具有大帶寬,而且要對信號具有高截獲概率和多信號處理的能力。傳統(tǒng)的模擬和窄帶偵察接收機已經(jīng)很難適應需要,寬帶數(shù)字偵察接收機已經(jīng)開始逐步替代傳統(tǒng)接收機并成為電子偵察發(fā)展的必然。寬帶數(shù)字偵察接收機是現(xiàn)代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的重要組成部分,它采用高速的A/D轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字信號,應用數(shù)字信號處理技術完成對信號的分析和識別,能夠在很寬的帶寬范圍內對電子環(huán)境進行監(jiān)測,對偵收信號進行快速、高效

2、的測量和分析,具有軟件無線電的應用優(yōu)勢。目前,對寬帶數(shù)字偵察接收機的研究已經(jīng)稱為電子偵察領域的重要課題。
　　 本文在前人研究成果的基礎上,研究了寬帶數(shù)字偵察接收機的高效實現(xiàn),并結合具體工程實踐,對接收機中若干關鍵技術進行了研究和創(chuàng)新；且對無源偵察定位系統(tǒng)中的輻射源到達時差問題進行了分析和討論,主要研究內容包括以下幾個方面:
　　 1)分析和討論了基于多相濾波器組的寬帶數(shù)字信道化接收機實現(xiàn)結構。多相濾波器組可以改進傳統(tǒng)F

3、IR濾波器組結構,減少濾波器的計算量和簡化結構,從而減少系統(tǒng)實現(xiàn)的資源開銷。在這種信道化接收機中,信道數(shù)與多相結構的抽取率相同,它們與信道化接收機的時頻分辨之間存在相互制約,因而在進行信道化設化設計時需要權衡考慮。
　　 2)設計了一種采用全并行方式實現(xiàn)短時傅里葉變換(STFT)結構的寬帶數(shù)字信道化接收機。STFT結構的信道化接收機是利用傅里葉變換對整個接收帶寬進行均勻信道劃分。目前高速.A/D轉換器的采樣速率可以達到1Gsps

4、甚至幾Gsps,而FFT運算模塊的運行速度要遠遠低于這些高速A/D轉換器的采樣速率。為了解決高速A/D轉換器與FFT運算模塊之間的配合問題,文中給出了采用對數(shù)據(jù)進行緩存和降速的結構,通過全并行方式進行FFT運算,討論了在數(shù)據(jù)不堆積的情況下,采用流水方式處理的過程和對數(shù)據(jù)緩存的要求及其時序關系。
　　 3)提出了一種高效的寬帶數(shù)字信道化接收機實現(xiàn)方案。該方法利用多相結構改進STFT實現(xiàn)寬帶數(shù)字信道化接收機,集合了多相濾波器組和ST

5、FT兩種結構的優(yōu)點。該結構對傅里葉變換采用多相方式進行展開,應用多路抽取并行運算實現(xiàn)傅里葉變換,從而減少了STFT的數(shù)據(jù)運算量。且抽取操作降低了傅里葉變換的運算速度,實現(xiàn)對STFT結構信道化接收機的優(yōu)化,減少所需要的硬件資源開銷,而其性能與全并行結構的STFT信道化接收機一致。最后,根據(jù)實際工程需要,設計了多相結構的STFT信道化接收機原理樣機,并通過工程實驗驗證了其有效性。
　　 4)研究了寬帶數(shù)字接收機中的信號脈內特征提取技

6、術,分析了雷達常用信號分別在相位差分法和小波脊分析法中最小二乘估計的脈內特征,構建了它們的特征參數(shù)集合,并由此實現(xiàn)對雷達常用信號調制類型的自動識別和分類。針對接收機中同時接收到多個信號混疊時的信號調制類型識別問題,提出了利用最小互信息準則下的獨立分量分析,在多維觀測數(shù)據(jù)條件下實現(xiàn)多個獨立信號或者信號分量的盲分離,進而將多信號混疊時的調制類型識別轉化為多個單信號的調制類型識別。最后,運用信號脈內特征提取技術,實現(xiàn)了無先驗信息條件下多信號混

7、疊時的信號調制類型的自動識別和分類。
　　 5)針對無源偵察定位系統(tǒng)中多Chirp信號混疊時的站間到達時差估計問題,提出了利用自適應Chirplet原子分解對混疊信號進行估計和分離,然后利用最大似然條件下的相關法實現(xiàn)對各chirp信號的到達時差估計。原子分解是利用與信號分量具有相近特征的向量或者函數(shù)來描述信號。利用Chirplet原子來分解Chirp信號具有較好的時頻內聚性,對多Chirp信號的自適應Chirplet原子分解是最

8、大似然條件下Chirplet原子對相應Chirp分量的逼近。最后,利用自適應分解后得到的原子進行相關處理,可以估計出各信號的站間到達時差。
　　 6)針對無源偵察定位系統(tǒng)中對噪聲調頻干擾源的定位問題,提出了采用增量調制編碼對接收到的噪聲調頻信號進行編碼和傳輸,利用最大似然條件下的相關法完成對噪聲調頻干擾源的站間到達時差估計。采用增量調制編碼對噪聲調頻信號進行編碼可以大大降低無源偵察定位系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸量,且編碼后的序列仍然保持了