新一代毫米波引信中頻數(shù)字化信號處理設計

【摘 要】隨著我國科技水平的不斷提高，已經(jīng)研發(fā)出新型的無線電引信技術，即新一代毫米波引信。這一新技術的問世，具有傳統(tǒng)無線電引信技術無法比擬的優(yōu)越性。因此，新一代毫米波引信受到了社會的廣泛關注與重視。

【關鍵詞】新一代毫米波引 數(shù)字化信號處理 中頻數(shù)字化

新一代毫米波引是引信界的最新科研成果，自身具有空間分辨率更加清楚、體積較小、低空性能良好等特點，在實際中有更好的使用性。新一代毫米波引兼容性更強，引信平臺更豐富。本文進一步探討了有關新一代毫米引信中頻數(shù)字化信號處理設計的思路與方法，以及其工作原理。

一、新一代引信技術

新一代毫米波引信技術，是兼容性較強的引信平臺，通過從發(fā)射、接收入手，對調制和解調進行改變，進而組成三種體制引信，并且這三種體制引信可以根據(jù)具體場合進行轉化。等高等周期脈沖調制最為簡單，適合高空中的應用，也可應對在電磁干擾不強的環(huán)境里進行針對性測試。然而，隨即脈位的PD體制引信，更適合在低空作戰(zhàn)的使用。脈沖偽碼0/π二值調相FD體制更加適應在超低空的作戰(zhàn)，因為其自身具有控制距離伏辯的能力。為了更好實現(xiàn)高科技發(fā)展前景，信號處理硬件必須加強，在優(yōu)秀的兼容性下，還要具備較高的合成性、數(shù)字化設計。信號處理設計不僅要面對各種戰(zhàn)術的考驗，還有具備較強的自主適應性[1]。

二、信號處理設計重點思路與方法

為提高引信系統(tǒng)的轉換能力，就應加強數(shù)字化信號處理的能力，重點加強時域、頻域二維，只有如此才能更好地進行調制、解調相互切換。信號處理要包含多種特征，不僅要有目標的實際速度，還要具備干擾和距離方面的信息。因此，要從零中頻作為起點進行處理。在三種不同體制下進行零中頻處理，還要進行以下數(shù)字處理：高頻數(shù)據(jù)的采集、A/D變換、時域信號處理、時域數(shù)據(jù)積累、功率譜計算、干擾模式分析、動態(tài)檢測、目標譜峰搜索，并且還要獲得彈上引戰(zhàn)最優(yōu)推遲時間，還要著手研究調制解制新方式，要做到軟切換。最后，在雜波干擾下，進行動目標檢測，做好識別實現(xiàn)啟動指令滿足引爆戰(zhàn)斗[2]。

選取較為普遍的PD頻域信號處理，可以對無規(guī)律出現(xiàn)的脈位進行回波處理，這一結果，在MATLAB軟件和System View軟件中都得到了認證，數(shù)字仿真結果的誤差已經(jīng)控制在可以不考慮的范圍內(nèi)。因而，脈間0/π調相解調工作在信號處理后期起著至關重要的作用。過去面對脈沖0/π調相都采取模擬的方式，運用乘法器和帶通濾波相結合的方法，對回波脈沖進行解調。而新一代毫米波引信技術，在信號處理上做了改良，利用數(shù)字化的方法，對零中頻脈波進行改造。不但降低非線性在處理上的工作，還提高了對目標距離信息的完善，數(shù)字化的處理實現(xiàn)了體制軟轉換，給以后的偽碼解調帶來方便。

要想強化干擾信號特征，新一代毫米波引技術還設置輔助波門，這一做法是為了更好地接收作用范圍外的某處回波。從而，更好的對回波信號進行分析處理。此外，為了獲得多點數(shù)據(jù)，還要對納秒級零中頻進行采用，包括主距離、輔距離波門以內(nèi)信息。在后期的處理工作中，可以對數(shù)據(jù)進行分類整理，減輕工作負擔和數(shù)據(jù)數(shù)量的增多。在數(shù)字化信號處理中，除了外碼解調，還要對時域處理工作進行目標測距、主/輔通道數(shù)據(jù)離析、數(shù)據(jù)整合工作[3]。

三、軟件處理程序

為了使操作性和可使用性更加完善，一般情況下都采取流水處理方式，通過對多幀回波數(shù)據(jù)處理，可以在最短的時間內(nèi)完成計算。由于新一代毫米波引技術采用了FFT處理器，致使流水設計更趨于簡便。新一代毫米波引數(shù)字化信號處理中，當完成對時域處理后，對主通道和輔助通道的回波做了并列處理方式，采用了FFT與同步負數(shù)相結合的方式，最后將得到的結果放進DSP中進行后期工作，DSP擔當者主芯片處理角色，在回波做FFT頻譜轉變夠，要對后期所有的數(shù)據(jù)進行處理和運算[4]。

四、信號處理在硬件方面的設計

新一代毫米引信中頻數(shù)字化處理在設計中，以在干擾環(huán)境下也可探測目標、識別目標作為設計出發(fā)點。在最短時間內(nèi)對回波信號進行反復處理，并且對其特征不斷積累，從而更好的進行精確的檢測。這就要求了信號處理在設計中，要設計出更強大的硬件平臺。FFT在整個處理中扮演著時頻域數(shù)據(jù)間相互變換的角色，運算的數(shù)量決定了處理的速度。因此，僅僅靠DSP的單一指令不能很好地進行處理。

基于以上問題，提出采用FPGA+DSP的電路結構。此結構中，為了更好地設計數(shù)字化信號處理平臺，決定以FPGA作為計算引擎，與FFT處理器共同進行高速數(shù)值計算。FFT包含了ROM、RAM存儲器。這兩種結構的相結合，不僅由FPGA和CPLD完成FFT轉換工作，也完成了時域的高速運算。這也使DSP不再是算法簡單，實時性要求較高的反復MAC。讓DSP更加傾向于軟件指令形式和邏輯方面，還促進了兼容系統(tǒng)在運算中的靈敏性和運算速度。這與新一代數(shù)字化引信的總體要求和發(fā)展方向是相吻合的[5]。

五、結束語

綜上所述，本文通過對新一代毫米波引信中頻數(shù)字化信號處理設計的探討，闡述了信號處理中的關鍵方法和思路，以及信號處理在硬件方面的設計和軟件處理流程。新一代毫米波引技術是科技的創(chuàng)新，不僅兼容性更強，引信平臺更豐富而且還更具有實時性與實用性，可以更好地運用到戰(zhàn)術中。

參考文獻：

[1]霍力君.新一代毫米波引信中頻數(shù)字化信號處理設計[J].航空兵器，2004，03：26-29.

[2]仲凌志.毫米波測云雷達系統(tǒng)的定標和探測能力分析及其在反演云微物理參數(shù)中的初步研究[D].中國氣象科學研究院，2009.

[3]宗蓉.毫米波雷達對云宏微觀特性的探測和研究[D].南京信息工程大學，2013.

[4] 李曉，李萬峰，段磊.一種先進的毫米波偽隨機碼調相脈沖多普勒引信[J].航空兵器，2007，03：45-48+53.

[5] 李曉，葉榮欽，段磊.自適應多體制抗干擾毫米波引信技術[J].探測與控制學報，2006，06：7-10.