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IFM瞬時(shí)測(cè)頻是一種基于相位比較法的頻率測(cè)量方法，具有高截獲概率、寬覆蓋頻率范圍等優(yōu)點(diǎn)。IFM瞬時(shí)測(cè)頻技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子戰(zhàn)中的電子情報(bào)偵察和雷達(dá)告警等場(chǎng)景。采用IFM技術(shù)的偵察接收機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、偵查頻帶寬、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于多種電子戰(zhàn)設(shè)備中。IFM
瞬時(shí)測(cè)頻
瞬時(shí)測(cè)頻( IFM) 是一種基于相位比較法的頻率測(cè)量方法 ,具有截獲概率高、覆蓋頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中適用于電子情報(bào)偵察、雷達(dá)告警等。采用了 IFM 的偵察接收機(jī)被稱(chēng)為瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī) ,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、偵查頻帶寬、分辨率高等優(yōu)點(diǎn) ,廣泛應(yīng)用于多種電子戰(zhàn)設(shè)備中。
基本信息
| 中文名 | 瞬時(shí)測(cè)頻 |
| 外文名 | IFM |
| 拼音 | shùn shí cè pín |
簡(jiǎn)要介紹
微波信號(hào)的瞬時(shí)頻率測(cè)量是電子測(cè)量技術(shù)的一個(gè)重要方面 ,所涉及的被測(cè)信號(hào)是具有一定重復(fù)周期的窄脈沖微波信號(hào), 每個(gè)脈沖的載頻都是捷變的, 所以無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次測(cè)量積累 ,只能進(jìn)行脈沖瞬時(shí)測(cè)頻( IFM ),同時(shí)信號(hào)的脈寬特別窄, 要達(dá)到的測(cè)頻精度與測(cè)量時(shí)間是同一數(shù)量級(jí)。
瞬時(shí) 測(cè) 頻 技 術(shù) 最 早 是 在 20 世 紀(jì) 50 年 代 由M ULLARD 實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始發(fā)展。隨后美國(guó)的 SYVACUSE大學(xué)研究中心和 STANFORD 研究院也開(kāi)始研究。早期的模擬式 IFM 通常利用波導(dǎo)微波元件、行波管和陰極射線(xiàn)顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn) , 系統(tǒng)體積大 , 結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 一般只用于地面設(shè)備和較大的平臺(tái)上。寬波段帶狀線(xiàn)耦合器和固態(tài)砷化鎵放大器的出現(xiàn)使微波元件的尺寸顯著減小, 在 20 世紀(jì)70 ～ 80年代, 采用這種改進(jìn)元件以及處理數(shù)字化的 IFM 開(kāi)始出現(xiàn)。
隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和電子元件工作頻率的提高, 各種新型的瞬時(shí)測(cè)頻技術(shù)不斷出現(xiàn), 其中數(shù)字計(jì)數(shù)式和注入鎖相式被認(rèn)為是兩種較實(shí)用的瞬時(shí)測(cè)頻技術(shù)。數(shù)字技術(shù)測(cè)頻技術(shù)利用高速 ECL 電路, 通過(guò)對(duì)高速脈沖進(jìn)行直接計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)頻。而注入鎖相測(cè)頻技術(shù)則利用注入振蕩器將注入信號(hào)的頻率信息轉(zhuǎn)換成相位信息, 通過(guò)對(duì)相位量的測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)頻率的瞬時(shí)測(cè)量。
工作原理
誤差來(lái)源
1.時(shí)間誤差T
時(shí)間誤差 T 是由延遲線(xiàn)的物理特性所決定的。延遲線(xiàn)不是理想器件, 存在著實(shí)際中微波器件通常具有的一些特點(diǎn), 如參數(shù)隨溫度、濕度等周邊環(huán)境的變化而變化的特性等 ,使得延遲線(xiàn)在使用過(guò)程中產(chǎn)生一定的偏移, 從而導(dǎo)致實(shí)際使用中與理想狀態(tài)下的延遲時(shí)間存在誤差?T 。可以通過(guò)將延遲線(xiàn)放置于恒溫槽中, 利用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制的方法減小因環(huán)境變化而導(dǎo)致的時(shí)間誤差。
2.相位誤差
在瞬時(shí)測(cè)頻中 ,相位誤差?φ的來(lái)源較多 ,主要有 : 鑒相器元件性能與與理想狀態(tài)的偏差?φ c , 因有限相位量化而導(dǎo)致的相位量化誤差 ?φ q , 系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲導(dǎo)致的相位噪聲 ?φ N , 同時(shí)到達(dá)信號(hào)造成的信號(hào)矢量相位的偏離?φ i 。相位誤差的計(jì)算公式如下:2?φ= ?φ i 2 +?φ q2 +?φ N 2 +?φ i2
鑒相器引起的相位誤差 ?φ c
實(shí)際工作中 ,由于使用環(huán)境的影響及器件自身工藝等原因 ,元器件特性與理想狀態(tài)存在一定的差距 ,使鑒相器在信號(hào)的相位與頻率相關(guān)聯(lián)過(guò)程中引入了相位誤差。這種誤差來(lái)源于元器件自身特性及自然因素，無(wú)法完全消除, 可以通過(guò)對(duì)器件的設(shè)計(jì)、制造工藝等進(jìn)行改進(jìn)來(lái)減小誤差。通常情況下, 寬頻帶鑒相器的相位誤差在 10°～ 15° 左右 ,改進(jìn)后的高質(zhì)量寬頻帶鑒相器的相位誤差可小于 5° 。
相位量化引起的相位誤差 ?φ q
相位量化誤差是由最小量化單位的寬度決定的 ,即相位分辨率決定誤差值的大小。相位最小單位寬度與量化的位數(shù)存在如下關(guān)系:?φ=2π2n式中 : ?φ為相位最小單位寬度( 也就是相位分辨率); n 為量化位數(shù)。2 位量化下的相位分辨率為 90°, 3 位量化的相位分辨率為 45°, 4 位量化的相位分辨率為 22 . 5°。假設(shè)量化誤差是均勻分布的 ,可以得到量化誤差有效值 ?φ q 與最小量化單位 ?φ之間的關(guān)系為 :?φq=?φ2 3由公式計(jì)算可得 2 位量化下的量化誤差達(dá)到了 ?φ q = 25 . 98°, 3 位的量化誤差減小到 ?φ q =12 . 99°。因此可以通過(guò)提高量化數(shù)來(lái)減小相位量化誤 差 , 當(dāng)量化 數(shù)達(dá)到 6 時(shí) , ?φ=5 . 6°, ?φ q=1 . 6°, 相對(duì)于鑒相器的相位誤差已經(jīng)可以忽略不計(jì)了 ,再提高量化器的比特?cái)?shù)也就沒(méi)有什么意義了。
當(dāng)量化位數(shù)到 6 后 ,最小量化單位 ?φ與鑒相器的相位誤差 ?φ c 之間非常接近 , 易引起相位模糊。當(dāng)量化數(shù)減至 4 時(shí) , ?φ q = 6 . 5° , 相對(duì)于鑒相器的誤差 ?φ c 差別并不大 , 且相位分辨率放大到?φ= 22 . 5 ° , 相對(duì)于 ?φ q 與 ?φ c 有很大的相位裕度 ,可有效提高測(cè)頻精度 ,減少因系統(tǒng)硬件帶來(lái)的額外誤差。在多通道組成的瞬時(shí)測(cè)頻模塊中 , 可通過(guò)多路鑒相器并用和采取合適的量化位數(shù)方式來(lái)改善測(cè)頻 ,合適的相位分辨率能解決減小相位模糊帶來(lái)的測(cè)頻誤差 ?φ q 與鑒相器誤差 ?φ c 之間的矛盾。
系統(tǒng)內(nèi)部噪聲引起的相位誤差
接收機(jī)的內(nèi)部噪聲為高斯白噪聲 , 必然會(huì)引起被測(cè)信號(hào)矢量相位起伏 ,產(chǎn)生相位噪聲。內(nèi)部噪聲電平越高 , 產(chǎn)生的相位噪聲越大。為抑制微波檢波器和視頻放大器產(chǎn)生的噪聲 , 在接收機(jī)前端增加低噪聲限幅放大器 ,可在一定程度上減小相位誤差。
同時(shí)到達(dá)信號(hào)引起的相位誤差
現(xiàn)在電子戰(zhàn)中電磁密度大 ,出現(xiàn)同時(shí)到達(dá)信號(hào)的概率相對(duì)很高。瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)是一種單脈沖測(cè)量設(shè)備 ,在這種電磁環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生因同時(shí)到達(dá)信號(hào)而引起的測(cè)量誤差 ?φ i 。對(duì)于瞬時(shí)測(cè)頻來(lái)說(shuō) , 同時(shí)到達(dá)信號(hào)有兩種情況 :( 1)2 個(gè)信號(hào)的脈沖前沿同時(shí)到達(dá)。第 1 路信號(hào)與第 2 路信號(hào)的幅度大小比值決定了此類(lèi)同時(shí)到達(dá)信號(hào)的頻率測(cè)量的誤差 , 當(dāng)?shù)?1 路信號(hào)的幅度遠(yuǎn)大于第 2 路信號(hào)時(shí) ,頻率誤差就可以不考慮了。當(dāng) 2 個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)為連續(xù)波時(shí) , 情況相同 ,輸出頻率取決于同時(shí)到達(dá)的 2 個(gè)信號(hào)的幅度比 , 當(dāng)輸入一路的幅度遠(yuǎn)大于另一路時(shí) ,測(cè)頻誤差相對(duì)較小。同時(shí)到達(dá)的 2 個(gè)信號(hào)之間存在一定的時(shí)間差。( 2)當(dāng)瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)采用多個(gè)鑒相器并聯(lián)的工作方式時(shí) ,每個(gè)鑒相器的延遲時(shí)間 T 不相等 , 頻率編碼所需的時(shí)間取決于并聯(lián)的鑒相器中延遲時(shí)間T 最長(zhǎng)的 1 個(gè)。在編碼過(guò)程中 , 編碼電路對(duì)電平變化十分敏感。如果在先到達(dá)的第 1 路信號(hào)編碼過(guò)程中 ,第 2 路信號(hào)的脈沖前沿到達(dá) ,疊加的信號(hào)引起鑒相器輸出電平的變化 , 從而導(dǎo)致了編碼過(guò)程中的相位誤差 ?φ i 。實(shí)驗(yàn)證明 , 在該條件下 , 測(cè)量所得的信號(hào)頻率有可能正確 , 但是可靠性很低。在 2 路信號(hào)重疊時(shí) ,編碼后輸出頻率在一定程上取決于哪個(gè)頻率的信號(hào)幅度大 , 很難進(jìn)行定量分析。
注入鎖定介紹
近年來(lái)振蕩器注定鎖相( Osillators Injection-Locked)技術(shù)在空間功率合成、波束掃描和波束控制等領(lǐng)域得到了很大的發(fā)展。該技術(shù)以 Van der Pol 振蕩器模型為基礎(chǔ)，主要研究注入信號(hào)和振蕩器輸出信號(hào)之間的相位關(guān)系 , 并建立起振蕩器陣列以實(shí)現(xiàn)不用移相器的相控陣天線(xiàn)。注入鎖定振蕩器能有效地將注入信號(hào)的頻率信息轉(zhuǎn)換成相位信息 , 根據(jù)這一特點(diǎn), 可用于瞬時(shí)頻率測(cè)量和頻率復(fù)制 , 首先利用注入鎖定振蕩器將窄脈沖內(nèi)微波載頻信號(hào)變換為低頻的相位信息 , 然后根據(jù)相位推算出信號(hào)頻率, 同時(shí)還可以控制振蕩器輸出相同頻率的信號(hào)。
注入鎖定振蕩器工作原理
當(dāng)注入信號(hào)頻率和 VCO 自由振蕩頻率之差在一定范圍內(nèi)時(shí) , VCO 輸出信號(hào)頻率就等于注入信號(hào)頻率, 且兩者的相位差可由注入信號(hào)頻率來(lái)決定。
注入鎖定時(shí)間和穩(wěn)定性分析
在上述分析振蕩器的注入鎖定現(xiàn)象時(shí) , 注入信號(hào)是連續(xù)波形式, 這樣振蕩器才能在注入信號(hào)的作用下發(fā)生鎖定現(xiàn)象。如果想利用振蕩器的這種特性對(duì)窄脈沖的微波載頻進(jìn)行頻率測(cè)量, 就必須對(duì)注入鎖定的時(shí)間和穩(wěn)定性進(jìn)行分析, 討論其最小鎖定時(shí)間, 也就是說(shuō)振蕩器能在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)被注入信號(hào)鎖定。
窄脈沖信號(hào)頻率測(cè)量
整個(gè)電路由注入鎖定振蕩器、鑒相器、低通濾波器、A/D 轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)器、D/A 轉(zhuǎn)換、檢波器等構(gòu)成, 振蕩器在單個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)就能鎖定，因此可以在脈沖持續(xù)時(shí)間后期對(duì)鑒相器的輸出電壓進(jìn)行采樣, 這些采樣數(shù)據(jù)碼就可作為注入信號(hào)頻率碼。在脈沖消失后, 利用采樣數(shù)據(jù)形成調(diào)諧電壓控制振蕩器 , 使得振蕩器的輸出信號(hào)頻率鎖定在注入信號(hào)頻率上, 實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)制。
IFM相關(guān)的文章
急性腦梗死是指腦血供突然中斷后導(dǎo)致的腦組織壞死。急性腦梗死多見(jiàn)于中老年人。急性腦梗死是由于供應(yīng)腦部血液的動(dòng)脈出現(xiàn)粥樣硬化或血栓形成，使管腔狹窄甚至閉塞，導(dǎo)致局灶性急性腦供血不足而發(fā)病；也可因異常物體（固體、液體、氣體）沿血液循環(huán)進(jìn)入腦動(dòng)脈或供應(yīng)腦血液循環(huán)的頸部動(dòng)脈，造成血流阻斷或血流量驟減，而導(dǎo)致相
亞洲（英語(yǔ)：Asia），是世界七大洲之一，以及亞歐大陸的主體部分，其西鄰歐洲和非洲，東和南面太平洋和印度洋，最北抵北冰洋，總面積約4400萬(wàn)平方千米，囊括48個(gè)國(guó)家，總?cè)丝跀?shù)量約42億。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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