一文看懂數(shù)字射頻存儲器（DRFM）的框圖及其功能

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)，用于實現(xiàn)射頻信號存儲及轉發(fā)功能。數(shù)字射頻存儲器通過對接收到的射頻信號進行高速采樣、存儲、變換處理和重構，實現(xiàn)對信號捕獲和保存的高速性、干擾技術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A／D變換后成為數(shù)字信號，寫入高速存儲器中。當需要重發(fā)這一信號時，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發(fā)。

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

E2n+1就是量化產生的諧波分量幅度，可由該式計算各階諧波的功率。

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），則采樣過程在時域上的數(shù)學表示式為fo（t）=fi（t）fs（t），在DRFM中采用等間隔均勻采樣，采樣周期為Ts，采樣時鐘頻率ωs=2πfs。在實際電路中，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，第一項是基帶的諧波信號，是由量化所產生的頻譜成分，只有在基帶濾波器內，諧波將成為寄生信號，所有nωi》ωs／2的項將被濾除（n取奇數(shù)）；第二項則完全在濾波器外，不用考慮；第三項是交調信號，滿足（mωs-nωi）《ωs／2的所有成分，將成為交調寄生信號，它們是信號諧波與時鐘諧波的交叉調制引起的。若以D表示脈沖信號占空比，且忽略第二項，則式（6）變?yōu)椋?/p>

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

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)接嬎銠C。計算機對信號進行必要的分析和修正，使其滿足干擾技術需求。

接著，修正的數(shù)字信號轉換為模擬射頻信號。通過使用與初始頻率轉換同樣的本地振蕩器，這個信號會被頻繁地轉換為接收頻率。降頻轉換和升頻轉換時，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)接嬎銠C，計算機對它進行修正，連續(xù)生成新的轉發(fā)修正信號。

數(shù)字射頻存儲器的關鍵器件是模數(shù)轉換器。模數(shù)轉換器可以以每赫茲2.5個采樣率進行頻帶數(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，因為數(shù)字射頻存儲器會重構信號，每赫茲2.5個采樣遠大于數(shù)字化接收機每赫茲2個采樣的奈奎斯特率。數(shù)字化信號通常每個采樣大小有幾個比特，雖然有時候使用1比特數(shù)字化采樣或僅相位數(shù)字化采樣。

計算機分析輸入信號，確定信號的調制特性和參數(shù)。計算機通常分析系統(tǒng)接收的第一個脈沖，生成相同或不同調制參數(shù)（成系統(tǒng)的）的脈沖串。數(shù)模轉換器生成射頻輸出信號要比模數(shù)轉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時信號質量不降。

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包括多個信號的中頻寬帶數(shù)字化。干擾機系統(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，再進行頻率轉換和其后的接收信號恢復。數(shù)字射頻存儲器的帶寬受限于模數(shù)轉換器的采樣率。帶寬中存在多個信號，需要重視無雜散動態(tài)范圍。

因此，模數(shù)轉換器需要數(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，因為它們可以處理寬帶調制和頻率捷變的威脅信號。模數(shù)轉換器的技術發(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寬，就可以處理干擾機發(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發(fā)展水平的模數(shù)轉換器。

如下圖所示，干擾機系統(tǒng)將感興趣的頻率范圍轉換為多個窄帶數(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數(shù)字射頻存儲器。

每個數(shù)字射頻存儲器都會處理一個不同的信號，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行合成，轉換（相干）后恢復初始的頻率范圍。

需要強調的是，窄帶數(shù)字射頻存儲器很少出現(xiàn)假響應，因為每個數(shù)字射頻存儲器只處理一個信號。每個窄帶數(shù)字射頻存儲器只處理一個信號。在多信號環(huán)境下，需要多個窄帶數(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時特別有效。雷達通過線性調頻和巴克碼兩種技術實現(xiàn)脈沖壓縮，可以提高雷達的距離分辨率。

線性調頻對每一個發(fā)射脈沖進行頻率調制。在雷達接收機中，壓縮濾波時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。如果干擾機發(fā)射的干擾信號沒有采用這種頻率調制，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信號脈沖進行二進制相移鍵控（BPSK）調制。開關上移相器和抽頭延遲線，將接收脈沖長度壓縮到一個碼元。由于沒有采用巴克碼的干擾脈沖無法進行脈沖壓縮，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處理器中占據一個通道。這樣可以使脈沖多普勒雷達無法在多個多普勒通道中分辨出干擾信號脈沖。