0 引 言
數(shù)字射頻存儲器(DRFM)是現(xiàn)代電子對抗系統(tǒng)中有源雷達干擾機的主要組成部分，用于將接收到的雷達信號精確地復制后再返回該雷達系統(tǒng),，以此來混淆該系統(tǒng),。正是應用DRFM的精確復制雷達信號的特點，DRFM技術已經(jīng)廣泛應用于各種雷達回波信號發(fā)生器,、雷達綜合測試儀和各類通用信號源的研制,。為了更好地保真復制各類信號，為研究數(shù)字射頻存儲器提供可靠的仿真理論依據(jù)是本文的主要研究內容,。
1 基本原理
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(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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,。
2 仿真模型
通過建立數(shù)學模型,，應用當前功能強大的Matlab中Simulink工具箱可以很好地實現(xiàn)該系統(tǒng)的仿真。采樣與量化過程的仿真建模如圖1所示,。
信號發(fā)生部分采用Signal Generator模塊產(chǎn)生正弦波,；噪聲源采用Gaussian Noise Generator，Zero-Order Hold模塊實現(xiàn)采樣功能,。Compare To Zero模塊實現(xiàn)單比特量化,，Uniform Encoder模塊實現(xiàn)多比特量化。各路信號分別經(jīng)Data Type Conversion轉換為合適的數(shù)據(jù)格式，送入Spectrum Scope顯示頻譜,。該模型同時顯示四路信號經(jīng)處理后的頻譜,，四路信號由同一信號源產(chǎn)生，以使得結果更具可比較性,。為了盡量模擬實際環(huán)境,，加入了均值為 0、方差為0．01的高斯噪聲,。
3 仿真分析
(1)輸入信號頻率fi=10 MHz,，經(jīng)理論分析計算得到表1。
對模型進行仿真得到結果如圖2所示((a)～(d)分別對應于仿真模型的四個支路),。
(2)輸入信號頻率fi=20 MHz,。經(jīng)理論分析計算得到表2；對模型進行仿真結得到結果如圖3所示((a)～(d)分別對應于仿真模型的四個支路),。
由理論圖表及仿真圖形可知,，該組仿真方案沒有諧波產(chǎn)生，頻譜圖中僅有45 MHz處的基波和15 MHz,，75 MHz處的交調,，這一現(xiàn)象是由于信號頻率過高，以致于諧波頻率過高而被基帶濾波器除去,。盡管沒有諧波產(chǎn)生,，但是交調的功率很大，對系統(tǒng)的高性能工作同樣是一個不利因素,。
4 結 語
綜上所述,，根據(jù)采樣與量化過程仿真分析可以得出：
(1)采樣和量化使信號頻譜發(fā)生變化，出現(xiàn)了新的頻率分量——諧波和交調,，降低了DRFM的有效發(fā)射功率,，使得系統(tǒng)的工作能力變差。
(2)噪聲污染會使頻譜變得更加復雜,，對于一個系統(tǒng),，輸出信噪比取決于輸入信噪比和系統(tǒng)內部信噪比，因此噪聲的存在必將降低DRFM的信噪比,。
(3)總的來講,，諧波分量隨頻率增加降低，而交調分量隨頻率增加升高,，也就是說高次諧波幅度較低次的小,，而高次交調幅度較低次的大。
(4)當信號頻率和采樣率一定時,，提高采樣率或增加量化位數(shù)都可以起到抑制寄生信號的作用,。具體來講,，提高采樣率對交調有很好的抑制作用，而對諧波作用不明顯,；增加量化位數(shù)對交調和諧波都有很好抑制作用,。