一种宽带信道化接收系统信号检测门限自动设置方法

【摘要】宽带信道化接收系统子信道多，每个信道须设置合适的信号检测门限，以保证系统高灵敏度、低虚警率。采用传统的电位器调节方式进行手动门限设置，费时、费力，十分不便，本文给出了一种宽带信道化接收系统信号检测门限自动设置的方法。

【关键词】宽带;信道化;检测门限;自动设置

Abstract：Wideband channelized receiver system is made of many analog channels，which must be set appropriate signal detection threshold in order to guarantee high sensitivity and low false alarm rate.It is hard to set signal detection threshold by adjusting potentiometers manually，this paper provides a signal detection threshold auto-setting method of wideband channelized receiver system.

Keywords：wideband;channelization;detection threshold;auto-setting

1.引言

随着电子战ESM系统的发展，各种类型的电子战接收机得到了广泛的应用，常见的有超外差接收机、数字接收机、瞬时测频接收机、信道化接收机、阵列接收机、声光接收机等。每种接收机都有其优缺点，分别适用于不同的应用场景，有时也采用多种接收机配合使用以满足特殊的作战需求。信道化接收机可以理解为多个频率邻接的窄带接收机组成的宽带接收机[1]，其射频带宽可以做到很宽，相应的硬件成本则很大，体积也不小。但是信道化接收机具有大的射频带宽、高灵敏度、大动态范围，多应用于对体积重量要求不是很严苛的电子战ESM系统。文中介绍了宽带信道化接收系统的工作原理以及传统门限设置方法的局限，提出了一种信号检测门限自动设置方法。

2.宽带信道化接收系统的工作原理

典型的宽带信道化接收系统由天线孔径、前端接收机、信道化接收机、信号处理单元、主控计算机组成，其组成框图如图1所示。天线孔径接收下来的宽带射频信号在前端接收机内完成限幅、滤波、放大、变频后再送给信道化接收机;信道化接收机完成信号的放大、频分、检波、比较整形、编码输出以及变频输出;信号处理单元完成信号参数测量、信号处理;主控计算机作为人机交互界面，完成部分数据处理、上报数据综合呈现、设备状态监视、系统控制等功能。

图1 宽带信道化接收系统组成框图

采用将输入的宽带射频信号分段变频到相同的中频频段后再进行信道化接收，可以大大降低信道化接收机的复杂程度，从而减小接收机体积、重量和成本，射频信号的频段划分及变频后的中频带宽选取需根据系统需求确定。

信道化接收的工作原理如图2所示，输入信号经过放大后功分成两路，分别进行奇数路频分、偶数路频分，形成多路子信道;每个信道再通过检波、比较整形，最后编码输出。

图2 信道化接收原理框图

采用频分器实现频率信道化，体积上稍微大一些，但是链路插损小，可以控制在5dB以内，而体积上有较大优势的声表面波（SAW）滤波器在相同频段通常插损在20dB以上，工作频率范围在3G以下，带外抑制不高，不能实现信号多路频分。采用两功分加频分器的方案，则是为了降低频分器的设计难度，奇数路、偶数路频分器典型曲线如图3所示。

图3 频分器典型曲线

3.传统门限设置方法的局限

宽带信道化接收系统内部检波比较门限的设置极其关键，门限设置合理，系统的性能才能得到较好的发挥。门限设置过高将影响系统灵敏度，设置过低则会导致噪声误触发，造成虚警。传统的视频信号比较电路原理图如图4所示，比较门限通过调节电位器R来实现，设置门限的基本原则是门限须高于检波噪底，低于系统灵敏度时的信号检波幅度。

图4 视频信号比较电路原理图

系统的门限设置点位于信道化接收机内部，手动设置门限工作量大，十分不便。主要体现在：

（1）设置门限前需要测试所有子信道检波噪底的幅度、灵敏度时的信号检波幅度，然后逐个调节电位器，同时测试门限值是否满足要求，测试时要兼顾子信道带宽内的所有频点，子信道多，测试点多。

（2）信道化接收机单机调试、测试时需要设置一次门限，分机装入系统后，由于通道增益、噪声基底发生变化，门限需重新调试设置一次，并且系统上调整信号检波门限工作量远大于单机门限设置。因为系统内前端接收机将输入的宽带射频信号分段变频到相同的中频频段后再进行的信道化接收，而系统工作在不同的射频频段，通道增益、噪声基底会有所不同。

（3）不管是信道化接收机还是系统的门限调整工作，还需考虑不同的工作环境，因为工作环境的不同也会造成通道增益、噪声基底的变化。

（4）系统装机后，一旦出现分机、模块的更換，门限又将重新调整。

综上，宽带信道化接收系统中采用传统的电位器调节方式进行手动门限设置，测试繁琐，费时、费力，十分不便。为了解决这种工程实际问题，我们提出了一种信号检测门限自动设置方法。

4.信号检测门限自动设置方法

信号检测门限自动设置原理图如图5所示，检波输出视频信号送到比较器信号输入端的同时经单刀单掷开关后送给A/D，当需要采集检波幅度信息时开关导通，否则开关断开;A/D将分时采集到的各路检波幅度信息送到FPGA，FPGA完成数据打包处理后经RS422接口送到主控计算机;主控计算机将计算出的门限数据经RS422接口下发给FPGA，FPGA通过D/A实现检波门限的在线设置。

图5 信号检测门限自动设置原理图

具体实现过程中，A/D选取的是AD7887，D/A选取的是AD8522，数据均为串行方式收发，有效的减少了内部接口数量，简化了电路。门限设置软件收到各子信道在不同条件下的检波噪底、灵敏度下的检波幅度信息后进行综合处理，即可得到各子信道的门限。软件有门限手动下发、自动设置两种工作模式，具备检波信号与门限情况在线监测功能，集成于主控计算机的系统控制软件中，与系统输入所用的信号源或信号模拟器联动控制可以实现一键设定门限，检波信号与门限监测窗如图6所示。

圖6 检波信号与门限监测窗

信号检测门限自动设置方法的最大优势在于实现了检波信号幅度的自动获取，这就解决了传统门限设置方法的关键问题。对于每一个子信道，门限设置流程说明如下：

（1）找到该信道在系统工作在不同频段下检波噪底的幅度最大值Ai;

（2）找到该信道在系统工作在不同频段下灵敏度状态时检波信号的幅度最小值Bi;

（3）计算该信道的门限参考值TAi=Ai+MAi， 权值MAi的选取依据：满足Ai<TAi<Bi，且TAi作为比较器门限不会使比较器输出被噪底触发翻转时的最小值;

（4）计算该信道的门限参考值TBi=Bi-MBi，权值MBi的选取依据：满足Ai<TBi<Bi，且TBi作为比较器门限能保证比较器保宽输出时的最小值;

（5）通常情况下，TAi≤TBi，子信道门限值Ti的设置需满足TAi≤Ti≤TBi，可取子信道门限值Ti=（TAi+TBi）/2;

（6）遇特殊情况软件自动提示，可选择门限设置规则修改或手动进行门限下发。

5.结束语

本文提出的宽带信道化接收系统信号检测门限自动设置方法原理简单，操作性强，已得到成功应用。极大降低了整机、分机调试工作量，提高了产品的可生产性、可维护性，具有较强的工程应用价值，可以借鉴、推广到其它类似的工程应用场合中。

参考文献

[1]詹姆斯·崔保延.电子战微波接收机[J].1986，3：280-338.

作者简介：

邓兴智（1979—），男，工程师，主要研究方向：电子对抗接收机技术。

黎剑（1982—），男，工程师，主要研究方向：电子对抗接收机技术。

周俊（1983—），男，工程师，主要研究方向：微波无源电路。

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