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

محورهای موضوعی : انرژی های تجدیدپذیر

افسانه اصغرزاده ¹ ( دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران )
محمد میرزائی ² ( دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران )

تاریخ دریافت : 1398/11/24 تاریخ پذیرش : 1399/02/13 تاریخ انتشار : 1399/02/15

کلید واژه: سیستم‌های پشتیبان جنگ الکترونیک, تخمین‌گر, DIFM,

چکیده مقاله :

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.

چکیده انگلیسی:

Frequency carries the most important parameters for identifying and classifying signals in electronic warfare systems and measuring them is one of the most important tasks of an electromagnetic support measure. To this end, various receiver structures with different capabilities and features have been proposed; however, given the technology available, it is usually necessary to combine different structures to achieve receivers. Used with the specification and function given. Although analogue receptors are capable of measuring essential parameters, they have limitations on sensitivity and accuracy. Therefore, digital receivers, by removing the limitations, have created a good signal in such systems. Adding multi-signal simultaneous presence detection capabilities and CW signal presence to the receiver structure are among other activities to complete the receiver's conceptual design. In this paper, we investigate the principles of performance, error analysis and finally simulation of receiver frequency moment measurement (DIFM) based on data characteristics. After a comprehensive overview of the proposed receivers for electronic warfare backup systems, we propose the overall structure of the receiver in order to allow it to be used in receivers with appropriate parameters and provide relationships to calculate its performance. To give. We also choose the appropriate estimator by simulation using MATLAB software. Then, by summarizing the material presented, we introduce the structure of the final receiver and, after appropriate mathematical modeling, obtain the overall performance of the system. As we shall see, the introduced receiver structure is capable of meeting the desired receiver specifications in the defined project.

منابع و مأخذ:

[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).