其多普勒調制器采用數字正交混頻方案。假設幅度采樣后雷達信號為
利用DDS產生cos(2πfdn)和sin(2πfdn)的數字信號,分別乘以同相分量SI(n)和正交分量SQ(n),然后兩路數字信號相減得到:
這樣S’(n)相對于原始信號有了一個多普勒頻移fd。由以上分析可知,幅度量化DRFM在進行相位調制時每個采樣點要進行2次乘法運算和1次加法運算,運算量比較大,對于實時性要求較高的應用場合,難以滿足要求。圖2(b)是基于幅相量化DRFM的多普勒頻移干擾產生單元。控制單元以周期Ts(ADC采用周期)從存儲單元中取出相位數據流ø(n),并按要求產生頻移常數因子2πfdTs送入累加器。累加器以為周期對頻移因子進行累加運算,并輸出對應的相位偏移量ød(n)=n·2πfdTs,精度取決于相位量化位數B。再經加法器與取出的雷達相位信號相加得到干擾信號的相位數據流
送入相幅轉換器中。通過簡單計算可知干擾信號的瞬時角頻率
即完成了多普勒頻移調制。由于采用正交調制技術,多普勒頻移的無模糊帶寬與ADC帶寬相同,可達l/Ts。觀察圖2(b),不難看出基于幅相量化的DRFM進行多普勒移頻干擾每個采樣點只需2次加法運算,與幅度量化DRFM相比大大減少了運算量,從而提高了處理速度。
與傳統的相位量化DRFM相比,幅相量化DRFM最顯著的優勢在于其復制信號有較高的保真度。以常用的3bit相位量化為例,理想情況下其由量化引起的寄生信號最大功率出現在7次諧波處,約為一16.9dB,難以滿足干擾PD雷達所需的寄生信號功率小于一20~-30dB的要求。當增加量化位數后,其信噪比提高不明顯,且系統復雜程度大幅度提高。幅相量化DRFM,由于其前端采用A/D幅度采樣,所以其存儲信號的保真度與使用同性能ADC的幅度量化DRFM相同,由量化噪聲引起的信噪比(S/n)q與量化位數b的關系近似為:
(S/n)q≈6.02×b+1.76dB (9)
當A/D量化位數b=3時,即可獲得比較滿意的信噪比。而且隨量化位數的增加,信噪比呈線性提高。
4、系統仿真
筆者利用Matlab軟件的Simulink工具箱,對這種基于幅相量化的DRFM系統進行建模與仿真。模擬雷達射頻信號為20MHz單頻正弦波,系統前端采用正交AD采樣,本振頻率fo=21MHz,經混頻、低通濾波后的中頻頻率fo=21—20=1MHz,量化位數b=8,采樣頻率fo=4MHz。,I,Q數字信號經幅相轉換器變換,輸出一路相位數據,存入存儲器中,存儲長度為0.1ms。轉發過程與儲頻過程相反,前面已經討論,這里不再敷述。
由于在未加干擾時同比特幅相量化與幅度量化DRFM的信號保真度相同,而幅度量化與相位量化DRFM的保真度比較,參考資料4中已做了詳細的論證和仿真,所以本文重點對同比特幅度量化與幅相量化DRFM對脈內幅度起伏信號的復制效果做一仿真比較。