發布日期：2022-04-17 點擊率：64
【導讀】瞬時測頻接收機作為雷達偵察接收機的重要組成部分，擔負著檢測雷達載波信號頻率的重要任務。該接收機最早于1957年由瑪拉德研究實驗室(Mullard Research Lahoratories, MRI.)(后來更名為飛利浦研究實驗室(Philips Research Laboratories ))的魯濱遜（SJ Robinson ）所發明，并迅速應用在電子戰領域，并風靡業界。
模擬瞬時測頻（1950-1960）
在20世紀50年代爆發的朝鮮戰爭中，對雷達制導防區外導彈的對抗需求牽引下產生了寬帶瞬時頻率。英國和美國的實驗室負責尋找合適的寬帶檢測和頻率測量解決方案。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，并取名為Pendant。該設備使用CRT的P型顯示器，每個脈沖用一個矢量表示，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，并且射頻頻率可以從CRT外圍的刻度表上讀出來。該設備可以實時對雷達脈沖進行分析，而且還能夠立即識別利用頻率分集、脈間頻率捷變和脈內線性調頻的非常規雷達。起初，頻率測量精度受限于射頻元件的誤差，雖然通過校準可以在一定程度上改善測量精度，但是改善程度有限，后來研究者發現通過線開關技術可以將精度提升一個數量級。
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系統的評估。該系統在美國引起了巨大的興趣，可以說是為IFM和DIFM在美國和世界范圍內的廣泛傳播播下了種子。Pendant系統的評估工程師分別于1963年和1967年成立了開發和銷售IFM組件和系統產品的Curry Mclaughlin與Len公司（后來的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接收機研制成功會不久，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，并于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并聯的鑒別器的研制。1964年，瑪拉德研究實驗室在樸茨茅斯對工作于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。冗余數字化、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、系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制，該樣機在頻率范圍為2.5至4.1GHz，脈寬為250ns時，測頻精度為2MHz。隨后瑪拉德研究實驗室改進了設計，使得系統更加緊湊，并且可以對150ns的脈沖獲得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于生產單一、緊湊的帶狀線鑒頻器，這些鑒頻器適用于模擬瞬時測頻。直到1967年，以色列的驅逐艦艾拉特號(Eilat)被埃及的“冥河”反艦導彈擊沉，以色列認識到新型電子戰設備的重要性，于是采購了英國應用數字瞬時測頻接收機的電子戰設備，該設備優越的性能大受以色列的好評。這以后美國也轉向數字瞬時測頻的研究。
數字瞬時測頻的裝備：1970-1980
1978年，型號為UAA-1“教堂山”(Abbey Hill)的電子偵察系統開始裝備42型驅逐艦、21型和22型護衛艦。該系統的頻率范圍為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臺的ESM頻率測量的首選子系統。 美國的Argosystems，EM Systems，Amecon和Probe等幾家小型系統公司也生產了基于IFM的EW系統。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系統也使用IFM接收機。
UAA-1“教堂山”(Abbey Hill)的電子偵察系統
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系統公司也參與了DIFM的設計和制造業務，包括Aertech Industries,Sanders,Condor,NSL,TRW,Amecon,E systems,Kuras-Alterman, Plamic和Watkins Johnson等等。美國大型系統公司洛克希德，ITT，GE，西屋，雷神和諾斯羅普為其主要系統配備了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系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并購潮，DIFM技術的發展也更加完善。對于更大平臺的ESM系統，美國也正在取得進步，增加識別和分析同時信號的能力，并能應對高功率的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系統測量幅度和脈沖寬度。
數字瞬時測頻和全數字化：2000后
盡管DIFM仍在被廣泛裝備，但到2010年，只有為數不多的的IFM制造商存活下來。如英國的Teledyne Defense公司，美國的Anaren微波、寬帶系統、Akon和LNX Corp公司。在過去的十年中，隨著GHz時鐘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算法或快速傅里葉頻譜分析技術對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，采用多時鐘的并行DFT系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面臨的挑戰。
（來源：電波之矛）
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