High Sensitivity Digital Instantaneous Frequency Measurement Receiver for Precise Frequency Analysis

There are numerous applications, such as Radar, that leverage wideband technology. However, the presence of noise introduces certain limitations and challenges. It is crucial to harness wideband technology for applications demanding the rapid and precise transmission of diverse information from one point to another within a short timeframe. The ability to report a signal without tuning within the input bandwidth stands out as one of the advantages of employing a digital wideband receiver. As indicated, a digital wideband receiver plays a pivotal role in achieving high precision and accuracy. The primary distinction between Analog and Digital Instantaneous Frequency Measurement lies in the fact that analog Instantaneous Frequency Measurement (IFM) receivers have traditionally covered extensive input bandwidths, reporting one accurate frequency per short pulse. In the contemporary landscape, digital IFM systems utilize high-sampling-rate Analog-to-Digital Converters (ADC) along with Hilbert transforms to generate two output channels featuring a 90-degree phase shift. This paper explores the improvement of sensitivity in current digital IFM receivers. The optimization efforts target the Hilbert transform and autocorrelations architectures, aiming to refine the system’s ability to report fine frequencies within a noisy wide bandwidth environment, thereby elevating its overall sensitivity.

对瞬时测频干扰机理的研究

瞬时测频(instantaneous frequency measurement,IFM)接收机是电子侦察中非常重要的测频资源,其结构简单、灵敏度高、侦察频带宽、分辨率高,可以快速测定被测信号的频率,在现代电子战中得到广泛应用。基于IFM微波鉴相器在某一瞬间只能响应一个信号的特性,结合IFM工作原理,研究了一种新的(超过2个信号)对IFM干扰策略,并分析了干扰机理,通过模拟仿真对IFM的干扰效果进行了评估。仿真结果表明:多信号交叠可以对IFM系统产生明显的干扰效果,可以使得其无法测得正确频率,并错误地输出同时到达信号指示。

数字信道化IFM接收技术研究

针对宽带数字信号侦察问题,首先推导了一种实信号数字信道化接收机的高效结构,便于实现高倍抽取,接着将信号检测与瞬时测频技术应用于该结构中,推导了将瞬时测频用于此结构时的条件。针对跨信道信号的处理问题,提出了一种改进的滤波器组排列方法,通过滤波器组通带重叠的方式来处理跨信道信号,该方法在信号带宽较窄时能较好地处理跨信道信号。仿真结果表明,所设计的系统具有良好的性能,对跨信道信号有较好的处理效果。

IFM系统的双交叠信号分析及改进

RWR/ESM系统多采用传统的瞬时测频(instantaneous frequency measure,IFM)技术实时检测信号频率,但这种测频技术对交叠信号只能估计一个信号的频率,且容易产生测频错误。现代战场中电磁环境异常复杂,脉冲交叠概率越来越高,因此研究交叠信号对IFM系统的影响尤显重要。为此根据IFM原理,分析了双交叠信号情况下IFM微波鉴相器的各节点响应,并建立了输出UI,UQ的数学模型,提出一种估计双交叠信号频率的算法—UI,UQ推算法。仿真结果表明:该算法能够在保持原有IFM优点的情况下,估计2个交叠信号的频率。

多路相移时间戳IFM算法研究及实现

提出了一种基于时间戳计数的IFM算法.对基准时钟进行频率倍频和等时延多路移相处理,在测量周期内对被测信号fx以及多路基准时钟并行的连续计数,采用回归分析统计方法对这2组计数值进行计算得到fx频率值.对测量误差进行了分析,实验及对比测试数据表明,该方法在同样的测量条件下能够有效地减小由传统计数测频法中±1量化误差引入的测量误差.能够提高测量分辨率约2～3个数量级,测量误差减少30％以上,测量处理时间优于200 ns.

基于IFM的小型化线性射频放大器设计

采用六级VMMK-2503高线性度增益方块级联,插入增益均衡与带通滤波模块,设计了一款小型化线性射频放大器,在5.8～8 GHz频带内,其小信号增益达70 dB,增益平坦度小于±1 dB,输入输出驻波比等技术指标优良。由于VMMK-2503采用晶片级封装技术与内匹配设计,电路设计简单,缩短了研发周期,降低了设计成本,提高了技术指标,有利于射频电路的小型化与集成化,放大器电路尺寸仅为92 mm×9 mm×1.2 mm。并对其进行了模块电磁兼容设计,以提高组件稳定性,最终满足用户要求,已成功用于某型号瞬时测频接收机中。

基于时／频域部分重叠信号对IFM接收机测频和分选的影响

由于瞬时测频接收机具有动态范围广，截获概率高等特点，已经成为测频接收机中不可缺少的一部分。文章通过分析瞬时测频接收机的测频原理及特点，结合接收机的分选准则，从测量脉冲信号的前沿着手，提出以线性调频信号作为干扰信号，通过合理的时域以及频域配置，达到对瞬时测频接收机频域参数测量以及信号分选产生影响的目的，并运用仿真验证了干扰效果。

多相滤波宽带信道化数字接收机

宽带雷达电子战数字接收机是当前国内外研究的重点,信道化接收机能够处理同时到达的多个信号并有较高的截获概率。多相滤波信道化接收机运算量小且易于实现。为克服因D倍抽取而产生的多相滤波信道化数字接收机的接收盲区,引入了重叠一半的多相滤波信道化数字接收机。利用瞬时自相关接收机,可在消除信道化接收机虚假输出的同时提高信道化接收机的测频精度。文中给出了上述数字接收机的实现方法,并通过仿真实验证明了以上结论的有效性。

可测同时到达信号的瞬时测频系统建模与仿真

根据傅里叶变换法测频原理,提出了一种可以测量同时到达多个信号的数字瞬时测频接收机方案,利用Matlab/Simulink工具对接收机进行了系统建模仿真。仿真结果表明,在同时到达多个信号的情况下,系统能准确测量各信号载频参数。最后研究了频率估计算法,结果显示,三次插值的方法既具有高的测频精度,又减少了测频时间。

微波光子技术在瞬时测频中的应用

用微波光子技术实现微波信号频率的瞬时测量,需要把截获的微波信号调制到光载波上,通过一定的光路结构,产生一个仅与待测微波信号频率有关的幅度比较函数,进而得到待测微波信号的频率。研究了微波光子技术在雷达瞬时测频应用中的实现方法,分析比较了各自的功能特点,并提出了一种结构简单的雷达微波信号全频段测量方法。

基于STFT的宽带数字ESM接收技术

提出了一种新的基于瞬时测频的宽带数字电子支援(electronic support measure,ESM)接收技术。首先对输入信号进行短时傅里叶变换,通过对变换结果进行快速插值,实现瞬时测频;然后利用多门限完成瞬时频域检测,并根据检测带宽进行抽取。这种新的接收技术能够有效解决ESM系统对宽带同时到达信号的侦收难题,且算法结构规整,易于用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)芯片进行硬件实现。计算机仿真结果表明,系统单信号检测灵敏度可达-5 dB,当输入信噪比为-5 dB^15 dB时,单信号正确检测概率可达90%以上,动态范围达20 dB,双信号瞬时动态范围可达18 dB。

对多普勒引信的离散移频干扰

为了将足够的干扰能量注入多普勒引信的多普勒滤波器,并达到同时干扰多发引信的目的,提出针对多普勒引信及带增幅速率检测电路的多普勒引信的离散移频干扰技术。首先简要介绍了多普勒信号和引信多普勒滤波器的特点以及普通噪声和欺骗信号很难干扰多普勒引信的原因;在此基础上提出基于瞬时测频的离散移频干扰技术,给出离散移频干扰信号的构造及参数选择的方法,并通过计算机仿真分析其干扰效果;然后针对带增幅速率检测电路的多普勒引信提出离散移频干扰两点改进,即采用增幅速率模拟和随机离散移频方法;最后基于瞬时测频接收机、DDS和PLL搭建了一种离散移频干扰机的系统结构方案。

基于光纤马—泽结构实现雷达微波信号瞬时测频的研究

采用微波光子技术,把待测的雷达微波信号调制到光域,利用光纤马—泽结构的传输效应,可得到待测雷达微波信号频率与功率的映射关系,能够实现雷达微波信号0～40 GHz的全频段测量。仿真分析验证了该方案的可行性和有效性。

非相干光纤马—泽微波光子结构微小误差对实现雷达微波信号瞬时测频精度的影响

在复杂的战场电磁环境下,毫米波段的雷达信号已投入应用,传统的微波瞬时测频方法难以满足现代电子信息战的需要。采用非相干光纤马-泽微波光子结构,把微波信号调制到光域进行处理,可以实现雷达微波信号0～40GHz的全频段测量,但测频精度有待提高。文中研究了影响瞬时测频精度的因素,对提高测频精度有重要意义。

通用鉴相式瞬时测频模块设计

介绍了一种通用瞬时测频模块,并阐述了其工作原理以及硬件与软件实现。该模块利用鉴相器AD8302与大规模数字逻辑器件现场可编程门阵列(FPGA)实现了对输入射频信号高精度、高速、准确测频。该模块具有很好的可扩展性与通用性,通过混频器混频到该频段,可以将工作频率扩展到其他更高频段。测试结果表明,该瞬时测频模块射频输入工作动态为55 dB,测频速度小于等于250 ns,测频准确度小于等于输入射频瞬时带宽的1/100,并且全温度范围工作稳定,具有良好的环境适应性。达到了设计指标要求,具有良好的应用前景。

基于AD8302的X波段瞬时频率测量系统设计

介绍了几种瞬时频率测量技术,为了测量某系统接收到的瞬时信号频率,给出了基于相位检测芯片AD8302配合低噪声放大器、混频器、单片机等设计制作的X波段瞬时频率测量系统。依照方案设计了实物,并对系统整体性能进行了测试,测试结果表明,该系统可以有效的测量X波段信号的频率,测频精度优于10MHz。

基于瞬时测频原理的高机动隐身目标检测算法

高速、高机动隐身飞行器严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,而通过增加相参积累时间提高导引头灵敏度是解决此问题的有效技术途径之一。提出一种基于瞬时测频原理的长时间相参积累算法,用于脉冲多普勒雷达导引头对隐身目标的检测。该算法将电子对抗领域成熟的瞬时测频技术创新应用于雷达导引头的目标检测过程中,通过对弹目相对加速度的盲估计,补偿回波信号中的二次项,使得因弹目相对加速度产生的频谱展宽问题得以解决。补偿后的回波信号相参积累时间得以增加,这使得导引头检测灵敏度随之提高。仿真条件下,此算法将导引头的截获灵敏度提高了12.5dB,作用距离提升一倍有余。此算法还可以推广应用到弹目加加速度或者更高次项存在的情况。

瞬时测频接收机及其在先进对抗系统中的应用

介绍了现代瞬时测频接收机的特点,与传统瞬时测频接收机相比所取得的改善和提高;展示了其在先进雷达对抗系统中的应用。

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器（PolM）实现微波信号的瞬时频率测量（IFM）方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制，利用1个光源和1段单模光纤（SMF）保持光路中功率稳定，通过光纤的色散将微波信号频率映射到功率上，最后经过光电探测器（PD）探测并计算出两路电信号的功率比。这个功率比一一对应于输入的微波信号频率，最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明，它不仅可以实现1～12GHz宽带范围内IFM，测量精度可以达到0．2GHZ，而且能够同时保证所测量的微波信号频率的系统误差小，稳定度好。