模擬瞬時測頻（1950-1960）

 

在20世紀50年(nian)代(dai)爆(bao)發(fa)的(de)朝(chao)鮮(xian)戰(zhan)爭(zheng)中(zhong)，對(dui)雷(lei)達(da)製(zhi)導(dao)防(fang)區(qu)外(wai)導(dao)彈(dan)的(de)對(dui)抗(kang)需(xu)求(qiu)牽(qian)引(yin)下(xia)產(chan)生(sheng)了(le)寬(kuan)帶(dai)瞬(shun)時(shi)頻(pin)率(lv)。英(ying)國(guo)和(he)美(mei)國(guo)的(de)實(shi)驗(yan)室(shi)負(fu)責(ze)尋(xun)找(zhao)合(he)適(shi)的(de)寬(kuan)帶(dai)檢(jian)測(ce)和(he)頻(pin)率(lv)測(ce)量(liang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。1957年
，瑪拉德研究實驗室的S. J. Robinson發明了正交鑒相器，這成為現代IFM的基礎。

 

 

1959年，瑪拉德研究實驗室研發了電子戰史上第一個瞬時測頻設備
，並取名為Pendant。該設備使用CRT的P型顯示器，每個脈衝用一個矢量表示，從CRT的中心畫出來。矢量的長度與接收信號的強度成正比



，角度與射頻成正比。一個機械的指針可以繞著觀察的徑向方向旋轉，並且射頻頻率可以從CRT外圍的刻度表上讀出來。該設備可以實時對雷達脈衝進行分析，而且還能夠立即識別利用頻率分集、脈mai間jian頻pin率lv捷jie變bian和he脈mai內nei線xian性xing調tiao頻pin的de非fei常chang規gui雷lei達da。起qi初chu
，頻pin率lv測ce量liang精jing度du受shou限xian於yu射she頻pin元yuan件jian的de誤wu差cha

，雖sui然ran通tong過guo校xiao準zhun可ke以yi在zai一yi定ding程cheng度du上shang改gai善shan測ce量liang精jing度du，但dan是shi改gai善shan程cheng度du有you限xian
，後hou來lai研yan究jiu者zhe發fa現xian通tong過guo線xian開kai關guan技ji術shu可ke以yi將jiang精jing度du提ti升sheng一yi個ge數shu量liang級ji。

 

 

1959年，作為英美合作的一部分
，美國電子戰工程師為Syracuse大學研究公司提供了Pendant係統的評估。該係統在美國引起了巨大的興趣


，可以說是為IFM和DIFM在美國和世界範圍內的廣泛傳播播下了種子。Pendant係統的評估工程師分別於1963年和1967年成立了開發和銷售IFM組件和係統產品的Curry Mclaughlin與Len公司（後來的Microwave Systems公司）和Anaren Microwave兩家公司。1965年
，SURC工作人員WR Kincheloe在未經保密許可的情況下將涉及Robinson設計的相位和瞬時頻率鑒別器在美國申請公開專利，很快，世界各國更多的公司加入到IFM的研發中來。

 

數字瞬時測頻的初期: 1960-1970

 

在模擬IFM接收機研製成功會不久，瑪拉德研究實驗室便開始著手數字瞬時測頻技術的研發。1960年
，瑪拉德研究實驗室設計了首個數字瞬時測頻器，並於1962年完成其中的視頻信號的數字化和根據不同延時線長度與比例組合多個並聯的鑒別器的研製。1964年，瑪拉德研究實驗室在樸茨茅斯對工作於S波段的瞬時測頻接收機進行了外場試驗。該瞬時測頻接收機由四個鑒別器組成，它們的延時線長度比例為公比為4的等比數列。冗餘數字化、解模糊邏輯電路及對延時線比例的細心篩選能夠在提供極好的頻率測量性能的同時，又使得其對元件誤差、係統噪聲和重疊信具備良好的容限。1967年
，瑪拉德研究實驗室在英國國防部項目的資助下完成了原型樣機的研製，該樣機在頻率範圍為2.5至4.1GHz，脈寬為250ns時

，測頻精度為2MHz。隨後瑪拉德研究實驗室改進了設計

，使得係統更加緊湊，並且可以對150ns的脈衝獲得1MHz的測頻精度。

 

 

 

此時，美國SURC和斯坦福大學電子實驗室的工作人員還一直致力於生產單一、緊湊的帶狀線鑒頻器，這些鑒頻器適用於模擬瞬時測頻。直到1967年，以色列的驅逐艦艾拉特號(Eilat)被埃及的“冥河”fanjiandaodanjichen，yiselierenshidaoxinxingdianzizhanshebeidezhongyaoxing

，yushicaigouleyingguoyingyongshuzishunshicepinjieshoujidedianzizhanshebei
，gaishebeiyouyuedexingnengdashouyiseliedehaoping。zheyihoumeiguoyezhuanxiangshuzishunshicepindeyanjiu。

 

數字瞬時測頻的裝備：1970-1980

 

1978年，型號為UAA-1“教堂山”(Abbey Hill)的電子偵察係統開始裝備42型驅逐艦、21型和22型護衛艦。該係統的頻率範圍為1～18GHz。UAA-1采用瞬時測頻技術，測頻精度為1.5MHz。這是DIFM在全球的首次裝備。到70年代末

，數字IFM成為全球所有主要平台的ESM頻率測量的首選子係統。 美國的Argosystems，EM Systems，Amecon和Probe等幾家小型係統公司也生產了基於IFM的EW係統。DIFM接收機也成為雷神公司贏得的DPEWS競標的的指定選配。 在歐洲
，意大利的Selenia和Elettronica公司為海軍提供的電子戰係統也使用IFM接收機。

 

 

UAA-1“教堂山”(Abbey Hill)的電子偵察係統

 

數字瞬時測頻的新技術的發展：1980-1990

 

在這個時期，DIFM接收機成為了ESM中的核心頻率測量單元。美國有更多的微波元件和電子戰係統公司也參與了DIFM的設計和製造業務，包括Aertech Industries,Sanders,Condor,NSL,TRW,Amecon,E systems,Kuras-Alterman, Plamic和Watkins Johnson等等。美國大型係統公司洛克希德

，ITT，GE

，西屋，雷神和諾斯羅普為其主要係統配備了DIFM。在歐洲，湯普森，達索，AEG
，薩博和HSA也具備開發DIFM的能力。在世界其他地區，南非的Avitronics
，瑞典的Saab和以色列的Elisra，Rafael也具備開發DIFM的能力。

 

數字瞬時測頻的成熟：1990-2000

 

在這段時期，微波電子戰行業的發展更加合理。盡管Anaren Microwave公司成為最成功的供應商
，售出了約5000套相關設備
，但ESM係統的需求不足以支撐上個十年出現的大量DIFM公司。因此出現大量的公司並購潮，DIFM技術的發展也更加完善。對於更大平台的ESM係統，美國也正在取得進步，增加識別和分析同時信號的能力，並能應對高功率的CW環境。

 

憑借生產小型2-18GHz的能力，DFD的一些供應商選擇增加功能以生產緊湊型DFD / ESM係統測量幅度和脈衝寬度。

 

 

數字瞬時測頻和全數字化：2000後

 

盡管DIFM仍在被廣泛裝備，但到2010年，隻有為數不多的的IFM製造商存活下來。如英國的Teledyne Defense公司，美國的Anaren微波
、寬帶係統、Akon和LNX Corp公司。在過去的十年中
，隨著GHz時鍾數字電路和快速采樣保持/ ADC的發展
，傳統的頻率測量DIFM在電子戰中的地位受到挑戰。這些快速數字化為通過IFM算法或快速傅裏葉頻譜分析技術對RF直接數字化開辟了道路。

 

 

近年來，微波光子技術在瞬時測頻的應用也是該技術的一個新的發展方向。

 

盡管數字處理技術的進步為替代瞬時測頻接收機開辟了廣闊的商機。但對高達40GHz的微波信號進行直接數字化可能還有一段路要走，采用多時鍾的並行DFT係統和最先進的采樣數字轉換器正在提供一種可行的選擇。 毫無疑問，從眾多可能的架構中選擇一個有價值的DIFM替代方案是目前開發設計工程師麵臨的挑戰。

 

（來源：電波之矛）

 

 

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