基于幅相量化的数字射频存储技术

(3)转发干扰时进行相位调制比较简单。现代雷达的工作体制已从简单的脉冲制雷达发展到脉冲多普勒(PD)和脉压等全相参雷达，移频干扰和调相干扰是对这种相参雷达常用的有效干扰方式。幅度量化DRFM常用的一种调制方式如图2(a)所示。

 

其多普勒调制器采用数字正交混频方案。假设幅度采样后雷达信号为

利用DDS产生cos(2πf_dn)和sin(2πf_dn)的数字信号，分别乘以同相分量S_I(n)和正交分量S_Q(n)，然后两路数字信号相减得到：

这样S’(n)相对于原始信号有了一个多普勒频移f_d。由以上分析可知，幅度量化DRFM在进行相位调制时每个采样点要进行2次乘法运算和1次加法运算，运算量比较大，对于实时性要求较高的应用场合，难以满足要求。图2(b)是基于幅相量化DRFM的多普勒频移干扰产生单元。控制单元以周期T_s(ADC采用周期)从存储单元中取出相位数据流ø(n)，并按要求产生频移常数因子2πf_dT_s送入累加器。累加器以为周期对频移因子进行累加运算，并输出对应的相位偏移量ø_d（n）=n·2πf_dT_s，精度取决于相位量化位数B。再经加法器与取出的雷达相位信号相加得到干扰信号的相位数据流

送入相幅转换器中。通过简单计算可知干扰信号的瞬时角频率

即完成了多普勒频移调制。由于采用正交调制技术，多普勒频移的无模糊带宽与ADC带宽相同，可达l／T_s。观察图2(b)，不难看出基于幅相量化的DRFM进行多普勒移频干扰每个采样点只需2次加法运算，与幅度量化DRFM相比大大减少了运算量，从而提高了处理速度。

与传统的相位量化DRFM相比，幅相量化DRFM最显著的优势在于其复制信号有较高的保真度。以常用的3bit相位量化为例，理想情况下其由量化引起的寄生信号最大功率出现在7次谐波处，约为一16．9dB，难以满足干扰PD雷达所需的寄生信号功率小于一20～-30dB的要求。当增加量化位数后，其信噪比提高不明显，且系统复杂程度大幅度提高。幅相量化DRFM，由于其前端采用A/D幅度采样，所以其存储信号的保真度与使用同性能ADC的幅度量化DRFM相同，由量化噪声引起的信噪比(S/n)_q与量化位数b的关系近似为：

(S/n)q≈6.02×b+1.76dB (9)

当A／D量化位数b=3时，即可获得比较满意的信噪比。而且随量化位数的增加，信噪比呈线性提高。

4、系统仿真

笔者利用Matlab软件的Simulink工具箱，对这种基于幅相量化的DRFM系统进行建模与仿真。模拟雷达射频信号为20MHz单频正弦波，系统前端采用正交AD采样，本振频率f_o=21MHz，经混频、低通滤波后的中频频率f_o=21—20=1MHz，量化位数b=8，采样频率f_o=4MHz。，I，Q数字信号经幅相转换器变换，输出一路相位数据，存入存储器中，存储长度为0．1ms。转发过程与储频过程相反，前面已经讨论，这里不再敷述。

由于在未加干扰时同比特幅相量化与幅度量化DRFM的信号保真度相同，而幅度量化与相位量化DRFM的保真度比较，参考资料4中已做了详细的论证和仿真，所以本文重点对同比特幅度量化与幅相量化DRFM对脉内幅度起伏信号的复制效果做一仿真比较。