声光信号处理的频谱分析技术研究

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1、４２航天电子对抗第２８卷第６期欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟声光信号处理的频谱分析技术研究冀贞海，胡勇，李锋，朱伟强（中国航天科工集团８５１１研究所，江苏南京２１０００７）摘要：声光信号处理技术具有大瞬时带宽、大动态范围和高速并行处理能力，而频谱分析技术是其重要的研究分支。首先介绍了声光信号处理在电子侦察频谱分析中的原理，然后分别针对功率型和外差型两种频谱分析实现方式进行了探讨，给出了声光侦察接收系统与其它传统电子侦察系统的性能对比，最后对其应用前景进行了展望。关键词

2、：声光信号处理；频谱分析；相干检测中图分类号：ＴＮ９７１＋．１文献标识码：Ａ犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀狊狆犲犮狋狉狌犿犪狀犪犾狔狊犻狊犫犪狊犲犱狅狀犪犮狅狌狊狋狅狅狆狋犻犮狊犻犵狀犪犾狆狉狅犮犲狊狊犻狀犵ＪｉＺｈｅｎｈａｉ，ＨｕＹｏｎｇ，ＬｉＦｅｎｇ，ＺｈｕＷｅｉｑｉａｎｇ（Ｎｏ．８５１１ＲｅａｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＡＳＩＣ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００７，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｈａｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｗｉｄｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｂａｎｄ

3、ｗｉｄｔｈ，ｈｉｇｈｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓｉｓｏｎｅｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｔｗｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｚｅｒａｎ

4、ｄｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｚｅｒａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈａｃｏｕｓｔｏ－ｏｐｔｉｃｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｉｔｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｈａｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｆｕｔｕｒｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ

5、；ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ０引言１声光频谱分析原理当前，由于电子战系统面临的信号环境越来越复声光频谱分析原理主要是由Ｂｒａｇｇ衍射原理、空杂，现代电子战系统对侦察接收机的要求也越来越高，域傅里叶透镜变换原理和相干检测原理来支撑。具体表现为要求接收机的瞬时带宽越来越宽、动态范１．１犅狉犪犵犵衍射原理围越来越大、灵敏度越来越高，而传统的电子侦察接收当激光以Ｂｒａｇｇ角入射到介质上时，由于激光和［１］声波的相互作用，将产生Ｂｒａｇｇ衍射现象。这时入射机面临越来越严峻的挑战。声光信号处理充分利用光通过介质后将产生偏转，偏转的角度与声波

6、的频率声光器件的布拉格衍射及相干光信号处理技术，同时（即电信号的频率）有关，在Ｂｒａｇｇ衍射时，入射光经过结合现代数字信号处理的优势，可以有效地提高接收［２］ＢｒａｇｇＣｅｌｌ后分为两束光，一束为“０”级光，另一束为机的主要性能。也就是说，随着微波光子学的兴起，［５］“１”级光，如图１所示。把纯粹电学领域面临的上述瓶颈问题，移植到光学领域，将光学处理和电学处理结合起来，可以解决电子侦［３－４］察中遇到的许多困难。比如，声光侦察接收机的研制可以有效地解决现代电子战系统所面临的复杂信号环境问题，具有比较重要的军事意义和应用价值。收稿日期：２０１

7、２－０６－１１；２０１２－１０－１２修回。作者简介：冀贞海（１９７６－），男，高工，博士，主要研究方向为电子对抗新技术及信号处理。图１Ｂｒａｇｇ衍射原理示意图２０１２（６）冀贞海，等：声光信号处理的频谱分析技术研究４３理论上已经证明，当激光的入射角为θ犅时，“１”级ｊ犿犇ｓｉｎ（２π犳狓－２π／λ犛）光与“０”级光的夹角α为２θ，即：２２２π犳狓－２π／λ犛犅从上式可以看出一阶光带的位移正比于输入信号α＝２θ犅＝（λ１／犞犃）犳犛（１）

8、的频率，故若将光电检测器阵列设置在空间频率平面式中，λ为激光在介质中的传播波长；犞为超声波的１犃上，便可以测出输入信号的频率。传播速度；犳为信号的频率。犛由式（１）可以求得衍射角