【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(fā)明，并迅速應用在電子戰(zhàn)領域，并風靡業(yè)界。
模擬瞬時測頻（1950-1960）
在20世紀50年代爆發(fā)的朝鮮戰(zhàn)爭中，對雷達制導防區(qū)外導彈的對抗需求牽引下產(chǎn)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(fā)明了正交鑒相器，這成為現(xiàn)代IFM的基礎。
1959年，瑪拉德研究實驗室研發(fā)了電子戰(zhàn)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(zhuǎn)，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(nèi)線性調(diào)頻的非常規(guī)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(fā)現(xiàn)通過線開關技術可以將精度提升一個數(shù)量級。
1959年，作為英美合作的一部分，美國電子戰(zhàn)工程師為Syracuse大學研究公司提供了Pendant系統(tǒng)的評估。該系統(tǒng)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(nèi)的廣泛傳播播下了種子。Pendant系統(tǒng)的評估工程師分別于1963年和1967年成立了開發(fā)和銷售IFM組件和系統(tǒng)產(chǎn)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(jīng)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(fā)中來。
數(shù)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(shù)字瞬時測頻技術的研發(fā)。1960年，瑪拉德研究實驗室設計了首個數(shù)字瞬時測頻器，并于1962年完成其中的視頻信號的數(shù)字化和根據(jù)不同延時線長度與比例組合多個并聯(lián)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(shù)列。冗余數(shù)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(qū)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(zhàn)設備的重要性，于是采購了英國應用數(shù)字瞬時測頻接收機的電子戰(zhàn)設備，該設備優(yōu)越的性能大受以色列的好評。這以后美國也轉(zhuǎn)向數(shù)字瞬時測頻的研究。
數(shù)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(tǒng)開始裝備42型驅(qū)逐艦、21型和22型護衛(wèi)艦。該系統(tǒng)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(shù)字IFM成為全球所有主要平臺的ESM頻率測量的首選子系統(tǒng)。 美國的Argosystems，EM Systems，Amecon和Probe等幾家小型系統(tǒng)公司也生產(chǎn)了基于IFM的EW系統(tǒng)。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(zhàn)系統(tǒng)也使用IFM接收機。
UAA-1“教堂山”(Abbey Hill)的電子偵察系統(tǒng)
數(shù)字瞬時測頻的新技術的發(fā)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(zhàn)系統(tǒng)公司也參與了DIFM的設計和制造業(yè)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(tǒng)公司洛克希德，ITT，GE，西屋，雷神和諾斯羅普為其主要系統(tǒng)配備了DIFM。在歐洲，湯普森，達索，AEG ，薩博和HSA也具備開發(fā)DIFM的能力。在世界其他地區(qū)，南非的Avitronics，瑞典的Saab和以色列的Elisra，Rafael也具備開發(fā)DIFM的能力。
數(shù)字瞬時測頻的成熟：1990-2000
在這段時期，微波電子戰(zhàn)行業(yè)的發(fā)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(tǒng)的需求不足以支撐上個十年出現(xiàn)的大量DIFM公司。因此出現(xiàn)大量的公司并購潮，DIFM技術的發(fā)展也更加完善。對于更大平臺的ESM系統(tǒng)，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(huán)境。
憑借生產(chǎn)小型2-18GHz的能力，DFD的一些供應商選擇增加功能以生產(chǎn)緊湊型DFD / ESM系統(tǒng)測量幅度和脈沖寬度。
數(shù)字瞬時測頻和全數(shù)字化：2000后
盡管DIFM仍在被廣泛裝備，但到2010年，只有為數(shù)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(tǒng)、Akon和LNX Corp公司。在過去的十年中，隨著GHz時鐘數(shù)字電路和快速采樣保持/ ADC的發(fā)展，傳統(tǒng)的頻率測量DIFM在電子戰(zhàn)中的地位受到挑戰(zhàn)。這些快速數(shù)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(shù)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(fā)展方向。
盡管數(shù)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(shù)字化可能還有一段路要走，采用多時鐘的并行DFT系統(tǒng)和最先進的采樣數(shù)字轉(zhuǎn)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(fā)設計工程師面臨的挑戰(zhàn)。
（來源：電波之矛）
推薦閱讀：
