تحلیل و شبیه سازی گیرنده DIFM و روش اندازه‌گیری لحظه‌ای فرکانس در سیستم‌های پشتیبان جنگ الکترونیک

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 6، دوره 11، شماره 41، اردیبهشت 1399، صفحه 73-84   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

افسانه اصغرزاده؛ محمد میرزائی^*

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

فرکانس حامل مهم‌ترین پارامتر‌های شناسایی و دسته‌بندی سیگنال‌ها در سیستم‌های جنگ الکترونیک است و اندازه‌گیری آن ‏از مهم‌ترین وظایف یک سیستم پشتیبان جنگ الکترونیک (ESM) است. برای این منظور تاکنون ساختار‌های گیرنده ‏گوناگونی با قابلیت‌ها و ویژگی‌های متفاوت ارائه شده است. با این حال، با در نظر گرفتن تکنولوژی موجود، معمولاً لازم است که ترکیبی از ساختار‌های مختلف برای دستیابی به گیرنده‌ ای با مشخصات و عملکرد داده شده مورد استفاده قرار گیرد. گیرنده‌های آنالوگ محدودیتی نسبت به حساسیت و دقت دارند. از این‌رو گیرنده‌های دیجیتال با برطرف شدن محدودیت‌ها، یک نشانه خوب در چنین سیستم‌هایی ایجاد کرده‌اند. افزودن قابلیت‌های تشخیص ‏حضور چند سیگنال هم‌زمان و تشخیص حضور سیگنال CW به ساختار گیرنده از جمله دیگر فعالیت‌های صورت گرفته در تکمیل طراحی مفهومی گیرنده است. در این مقاله به بررسی اصول عملکرد، تحلیل خطا و در نهایت شبیه‌سازی گیرنده اندازه‌گیری لحظه‌ای ‏فرکانس (DIFM) بر اساس مشخصات داده می‌پردازیم. پس از مروری جامع بر گیرنده‌های مطرح سیستم‌های پشتیبان جنگ الکترونیک، به‌منظور رسیدن به گیرنده‌ای با پارامتر‌های مناسب ساختار کلی گیرنده پیشنهاد می‌شود و روابطی جهت محاسبه عملکرد آن ارائه می‌گردد. ‏هم‌چنین به‌وسیله شبیه‌سازی با استفاده از نرم افزار متلب، تخمین‌گر مناسب انتخاب می‌شود. سپس، با جمع‌بندی مطالب بیان شده، ساختار گیرنده نهایی معرفی می‌شود و پس از مدل‌سازی ریاضی مناسب، عملکرد کلی سیستم تعیین می‌گردد. همانگونه که نشان داده شده، ساختار گیرنده معرفی شده به خوبی قادر است ‏مشخصات گیرنده مطلوب در پروژه ‏تعریف شده ‏را برآورده سازد.

کلیدواژه‌ها

سیستم‌های پشتیبان جنگ الکترونیک؛ تخمین‌گر؛ DIFM

مراجع

[1]  J.B. Tsui, “Digital techniques for wideband receivers”, SciTech Publishing, pp.7-27, 2004.

[2]  R. J. Wiegand, “Radar electronic countermeasures system design}, 1^th edition, Artech House on Demand, pp.2-39, 1991.

[3]  M. Aldossary, “De-interleaving of radar pulses for EW receivers with an ELINT application (Doctoral diss­er­ta­tion”, University of Cape Town) Oct. 2017.

[4]  D.J. Yashaswini, N.D. Muniraju, “Realization of a high speed RF data acquisition system”, International Research Journal of Engineering and Technology, vol. 3, no. 5, pp. 272-276, May 2016.

[5]  H. Badran, M. Deeb, “A new low cost instantaneous frequency measurement system”, Progress In Electr­oma­gn­etics Research, vol. 59, pp. 171-180, 2017 (doi: 10.2528/PIERM17060512).

[6]  J.B.Y. Tsui, Digital techniques for wideband receivers, 2nd ed. Chapter 2, 8, Artech House, Inc., Norwood, MA, 2018.

[7]  J.B. Tsui, "Microwave receiver with electronic warfare applications". 134-177, 2005.

[8]  J. Helton, C.I. Chen, D.M. Lin, J.B. Tsui,  “FPGA-based 1.2 GHz bandwidth digital instantaneous frequency measurement receiver”, Proceeding of the IEEE/ISQWD, pp. 568-571, San Jose, CA, USA, Mar 2008 (doi:10.11­09/IS­QED.­2008.4479798).

[9]  G. Fedele, A. Ferrise, “A frequency-locked-loop filter for biased multi-sinusoidal estimation”, IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 62, no. 5, pp. 1125-1134, March 2014 (doi: 10.1109/TSP.2014.2300057).

[10] X. Liu, Y. Zhao, “Wideband radar frequency measurement receiver based on FPGA without mixer”, IEICE Trans. on Information and Systems, vol. 102, no. 4, pp. 859-862, April 2019 (doi: 10.1587/transinf.2018­ED­L­8­161).

[11] T. Addabbo, A. Fort, R. Biondi, S. Cioncolini, M. Mugnaini, S. Rocchi S, V. Vignoli, “Measurement of angular vibrations in rotating shafts: Effects of the measurement setup nonidealities”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 62, no. 3, pp. 532-543, Oct. 2012 (doi: 10.1109/TIM.2012.2218691).

[12] X. Liu, Y. Zhao, “Wideband radar frequency measurement receiver based on FPGA without mixer”, IEICE Trans. on Information and Systems, vol. 102, no. 4, pp. 859-862, April 2019 (doi: 10.1587/transinf. 2018EDL8161).

[13] F. Ramirez, V. Araña, A. Suarez, “Frequency demodulator using an injection-locked oscillator: Analysis and design”, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 4, no. 18, pp. 34-38, Jan. 2008 (doi: 10.1109/ LMWC.2007.911993).

[14] S. Engelberg, E. Chalom, “Measuring the spectral content of a signal: An introduction [instrumentation notes]. IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, vol. 13, no. 6, pp. 34-38, Dec. 2010 (doi: 10.1109/MIM. 2010.5669611).

[15] W. Godycki, R. Dokania, X. Wang, A. Apsel, "A high-speed, on-chip implementation of teager kaiser operator for in-band interference rejection", Proceeding of the IEEE/ASSCC,  pp. 1-4, Beijing, China, Nov. 2010 (doi: 10.1109/ASSCC.2010.5716577).

[16] J. Lin, Y. Li, W. Hsu, T. Lee, “Design of an FMCW radar baseband signal processing system for automotive application”, SpringerPlus, vol. 5, no. 1, Article Number 42, Dec. 2016 (doi: .org/10.1186/s40064-015-1583-5).