《電子技術(shù)應(yīng)用》
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瞬時(shí)測(cè)頻技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史

2018-06-05

  瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)作為雷達(dá)偵察接收機(jī)的重要組成部分,擔(dān)負(fù)著檢測(cè)雷達(dá)載波信號(hào)頻率的重要任務(wù)。該接收機(jī)最早于1957年由瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室(Mullard Research Lahoratories, MRI.)(后來(lái)更名為飛利浦研究實(shí)驗(yàn)室(Philips Research Laboratories ))的魯濱遜(SJ Robinson )所發(fā)明,并迅速應(yīng)用在電子戰(zhàn)領(lǐng)域,并風(fēng)靡業(yè)界。

  模擬瞬時(shí)測(cè)頻(1950-1960)

  在20世紀(jì)50年代爆發(fā)的朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中,對(duì)雷達(dá)制導(dǎo)防區(qū)外導(dǎo)彈的對(duì)抗需求牽引下產(chǎn)生了寬帶瞬時(shí)頻率。英國(guó)和美國(guó)的實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)尋找合適的寬帶檢測(cè)和頻率測(cè)量解決方案。1957年,瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室的S. J. Robinson發(fā)明了正交鑒相器,這成為現(xiàn)代IFM的基礎(chǔ)。

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  1959年,瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了電子戰(zhàn)史上第一個(gè)瞬時(shí)測(cè)頻設(shè)備,并取名為Pendant。該設(shè)備使用CRT的P型顯示器,每個(gè)脈沖用一個(gè)矢量表示,從CRT的中心畫(huà)出來(lái)。矢量的長(zhǎng)度與接收信號(hào)的強(qiáng)度成正比,角度與射頻成正比。一個(gè)機(jī)械的指針可以繞著觀察的徑向方向旋轉(zhuǎn),并且射頻頻率可以從CRT外圍的刻度表上讀出來(lái)。該設(shè)備可以實(shí)時(shí)對(duì)雷達(dá)脈沖進(jìn)行分析,而且還能夠立即識(shí)別利用頻率分集、脈間頻率捷變和脈內(nèi)線性調(diào)頻的非常規(guī)雷達(dá)。起初,頻率測(cè)量精度受限于射頻元件的誤差,雖然通過(guò)校準(zhǔn)可以在一定程度上改善測(cè)量精度,但是改善程度有限,后來(lái)研究者發(fā)現(xiàn)通過(guò)線開(kāi)關(guān)技術(shù)可以將精度提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。

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  1959年,作為英美合作的一部分,美國(guó)電子戰(zhàn)工程師為Syracuse大學(xué)研究公司提供了Pendant系統(tǒng)的評(píng)估。該系統(tǒng)在美國(guó)引起了巨大的興趣,可以說(shuō)是為IFM和DIFM在美國(guó)和世界范圍內(nèi)的廣泛傳播播下了種子。Pendant系統(tǒng)的評(píng)估工程師分別于1963年和1967年成立了開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售IFM組件和系統(tǒng)產(chǎn)品的Curry Mclaughlin與Len公司(后來(lái)的Microwave Systems公司)和Anaren Microwave兩家公司。1965年,SURC工作人員WR Kincheloe在未經(jīng)保密許可的情況下將涉及Robinson設(shè)計(jì)的相位和瞬時(shí)頻率鑒別器在美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)專(zhuān)利,很快,世界各國(guó)更多的公司加入到IFM的研發(fā)中來(lái)。

  數(shù)字瞬時(shí)測(cè)頻的初期: 1960-1970

  在模擬IFM接收機(jī)研制成功會(huì)不久,瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室便開(kāi)始著手?jǐn)?shù)字瞬時(shí)測(cè)頻技術(shù)的研發(fā)。1960年,瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了首個(gè)數(shù)字瞬時(shí)測(cè)頻器,并于1962年完成其中的視頻信號(hào)的數(shù)字化和根據(jù)不同延時(shí)線長(zhǎng)度與比例組合多個(gè)并聯(lián)的鑒別器的研制。1964年,瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室在樸茨茅斯對(duì)工作于S波段的瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)進(jìn)行了外場(chǎng)試驗(yàn)。該瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)由四個(gè)鑒別器組成,它們的延時(shí)線長(zhǎng)度比例為公比為4的等比數(shù)列。冗余數(shù)字化、解模糊邏輯電路及對(duì)延時(shí)線比例的細(xì)心篩選能夠在提供極好的頻率測(cè)量性能的同時(shí),又使得其對(duì)元件誤差、系統(tǒng)噪聲和重疊信具備良好的容限。1967年,瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室在英國(guó)國(guó)防部項(xiàng)目的資助下完成了原型樣機(jī)的研制,該樣機(jī)在頻率范圍為2.5至4.1GHz,脈寬為250ns時(shí),測(cè)頻精度為2MHz。隨后瑪拉德研究實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)了設(shè)計(jì),使得系統(tǒng)更加緊湊,并且可以對(duì)150ns的脈沖獲得1MHz的測(cè)頻精度。

  此時(shí),美國(guó)SURC和斯坦福大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)室的工作人員還一直致力于生產(chǎn)單一、緊湊的帶狀線鑒頻器,這些鑒頻器適用于模擬瞬時(shí)測(cè)頻。直到1967年,以色列的驅(qū)逐艦艾拉特號(hào)(Eilat)被埃及的“冥河”反艦導(dǎo)彈擊沉,以色列認(rèn)識(shí)到新型電子戰(zhàn)設(shè)備的重要性,于是采購(gòu)了英國(guó)應(yīng)用數(shù)字瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)的電子戰(zhàn)設(shè)備,該設(shè)備優(yōu)越的性能大受以色列的好評(píng)。這以后美國(guó)也轉(zhuǎn)向數(shù)字瞬時(shí)測(cè)頻的研究。


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