基于FPGA 的IFF 信號偵察系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：敵我識別（IFF） 系統(tǒng)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中電子信息戰(zhàn)的重要組成部分。為了實現(xiàn)IFF信號的偵察，本文介紹了一種基于FPGA的敵我識別信號檢測方法。該系統(tǒng)采用具有國產(chǎn)化替代方案的FPGA+ADC硬件架構(gòu)，通過超外差無線接收方式和相關(guān)檢測算法實現(xiàn)對信號的時域、頻域測量。結(jié)合對IFF信號的特征分析，完成了對IFF信號的模式識別。實驗結(jié)果表明，該設(shè)計不僅可以實時、準確地完成IFF信號的檢測，還能根據(jù)工程需求實現(xiàn)更多的功能擴展。

關(guān)鍵詞：敵我識別；FPGA；國產(chǎn)化；超外差

中圖分類號：TN 971.5 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）19-0091-03

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子信息戰(zhàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中占據(jù)著越來越重要的地位。在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場中，敵我識別系統(tǒng)不僅是軍事對抗的重要手段之一，也是電子偵察領(lǐng)域的重要組成部分。目前的雷達敵我識別系統(tǒng)由詢問機和應(yīng)答機組成，詢問信號的工作頻段為1030MHz，應(yīng)答信號的工作頻段為1090MHz。敵我識別系統(tǒng)的發(fā)展歷經(jīng)MARK X、MARK XII及最新一代的MARK XIIA系統(tǒng)[1]。本文介紹了一種基于FPGA的敵我識別信號偵察方法，該方法采用FPGA+ADC的硬件架構(gòu)，實現(xiàn)了IFF信號的多通道接收，對接收數(shù)據(jù)進行檢測、分選后完成IFF信號的模式識別。

1 基于FPGA 的IFF 信號偵察系統(tǒng)組成

二次雷達是IFF系統(tǒng)的核心組成部分，信號采用脈沖編碼方式進行調(diào)制。每種模式都包含詢問和應(yīng)答兩種工作方式，如MARK X、MARK XII系統(tǒng)詢問、應(yīng)答信號格式所示[2]。系統(tǒng)主要包括ADC數(shù)據(jù)采樣、超外差接收、信號模式分選等幾個模塊。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。ADC數(shù)據(jù)采樣模塊實現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的正確接收，并恢復(fù)成數(shù)據(jù)流形式，用于后級的超外差數(shù)據(jù)處理。超外差接收模塊完成對中頻的窄帶濾波、時域檢測和參數(shù)提取、頻率參數(shù)估計運算，將最終結(jié)果封包形成脈沖描述字（PDW） ，用于信號模式分選和存儲。信號模式分選模塊根據(jù)全脈沖數(shù)據(jù)對各種模式并行開展模式識別，得到的結(jié)果分成兩路：一路直接送入數(shù)據(jù)幀編碼模塊，按照報文幀格式進行編碼輸出；另外一路輸入到中頻數(shù)據(jù)采集模塊，用于模式采集。

在數(shù)字電路設(shè)計中，F(xiàn)PGA作為一種具有高度可編程性、高速數(shù)據(jù)傳輸和實時數(shù)據(jù)處理能力的芯片，在通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文選用Xilinx公司的XC7VX690T 系列芯片，該芯片具備高性能、低功耗、大容量等特點，其國產(chǎn)化替代方案可選擇復(fù)旦微的JFM7VX690T80。ADC 采樣芯片選擇TI 公司的ADS4449，ADS4449 是一款高線性四通道14 位250MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） ，具有低噪聲性能以及在寬輸入頻率范圍內(nèi)出色的SFDR，其國產(chǎn)化替代方案為航天民芯AS4449。