电子战系统的架构与技术

逍遥设计自动化

引言
电子战系统通过控制和利用电磁频谱实现威胁探测、防御和安全通信。这些复杂的系统在宽频带范围内运行，用于探测、分析和对抗来自雷达系统、红外传感器和通信设备的潜在威胁。综合的电子战系统需要高性能收发器设备，包括具有波束控制能力的宽带天线阵列、先进的接收机子系统以及能产生干扰信号的发射机。这些接收机子系统能够生成包含频率、幅度和脉冲宽度等关键参数信息的数字脉冲描述字，为威胁分析提供基础数据[1]。
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电子战核心功能
现代电子战系统执行电子支持(ES)、电子攻击(EA)和电子防护(EP)三项主要功能。ES系统收集和分析电磁数据以探测和识别潜在敌方信号源。EA系统(原称电子对抗措施ECM)通过定向电磁发射干扰敌方电子系统。EP系统(原称电子对抗对抗措施ECCM)保护军事力量免受敌方和友方EA行动的电磁威胁。
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* H2 n8 W! f" c6 Q, ^2 G图1展示了瞬时频率测量(IFM)接收机的基本架构，说明了如何使用相位检测来测量信号频率。

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电子支持接收机架构
; f6 `  p6 F* ]3 d5 i. HES接收机构成电子战的关键防线，在宽频谱范围内实现射频威胁的探测、分类和定位。现代ES接收机需要同时处理雷达和通信信号，频率覆盖范围已经扩展到0.5至40 GHz。这种宽带处理能力对于应对现代复杂电磁环境极为重要。
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: Q4 Z  {2 R, k8 C$ j' T* \% N图2描述了晶体视频接收机(CVR)的基本架构，展示了从天线到检测和放大级的信号流。
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现代电子战系统采用多种接收机架构来满足不同作战需求。晶体视频接收机凭借其经济高效的特点，广泛应用于雷达警告接收系统。现代CVR通过集成放大级和IFM接收机，显著提升了系统灵敏度和频率测量精度。
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2 b8 y. s% t) ?; z图3展示了超外差接收机(SHR)架构，演示了实现高灵敏度检测所需的频率转换和滤波级。

超外差接收机利用先进的频率转换技术，实现了优异的灵敏度和频率选择性。这种架构在电子情报(ELINT)应用中发挥关键作用，特别是在需要对信号进行深入分析的场景。
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图4展示了信道化接收机架构，描绘了用于跨不同频段同时进行信号处理的多个并行通道。
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+ z. o/ w1 Z6 t: Q3 `( l, S* E数字接收机技术
; r5 A7 J2 j6 U高速数字技术的发展推动了电子战接收机设计的革新。现代数字接收机集成了先进的模数转换和信号处理技术，形成了完整的数字化信号处理链路。这包括用于射频到中频转换的宽带超外差级、高性能模数转换器、基于FPGA的实时信号分析处理引擎，以及专用的信号存储系统。

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图5展示了数字接收机架构，显示了宽带ADC技术与数字信号处理能力的集成。
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电子攻击系统
# u8 |# T; U$ N& s8 }  Q) ?现代EA系统采用数字射频存储器(DRFM)等先进技术实现对敌方雷达和通信系统的干扰。DRFM技术能够实时捕获、数字化并存储接收到的雷达信号，通过复杂的信号处理后重新发射，从而产生有效的欺骗干扰。
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图6描述了DRFM架构，展示了包括数字处理级在内的接收和发射路径。
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' v5 V5 R  `# P5 c, [; ^+ l' U未来发展
现代电子战系统的发展方向主要集中在降低体积、重量和功耗(SWaP)方面。新一代光电子技术为这一目标提供了创新解决方案。光电子技术具有超宽带能力、可调滤波特性、优异的微波混频隔离度和电磁干扰免疫性。通过光电子集成，系统尺寸可以得到显著缩减。

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图7展示了先进的光电子直接变换扫描接收机架构，代表了下一代电子战系统设计。
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( y6 d9 [! o1 ]1 N8 p+ F; G" i结论
, Y6 z& Q8 @9 y# p电子战系统的发展持续适应现代战场环境的需求。数字处理技术、先进接收机架构和新兴光电子技术的融合为电子战系统带来了质的飞跃。这些技术进步不仅增强了威胁探测能力、改进了干扰效果、提升了电子防护水平，同时也实现了系统小型化的目标。随着技术的不断演进，电子战系统将在未来战场中发挥更加重要的作用。

参考文献
[1] Bogoni, P. Ghelfi, and F. Laghezza, Eds., Photonics for Radar Networks and Electronic Warfare Systems (Radar, Sonar and Navigation). London, UK: Scitech Publishing, 2019.
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