基于FPGA 的IFF 信號偵察系統的設計

摘要：敵我識別（IFF） 系統是現代戰爭中電子信息戰的重要組成部分。為了實現IFF信號的偵察，本文介紹了一種基于FPGA的敵我識別信號檢測方法。該系統采用具有國產化替代方案的FPGA+ADC硬件架構，通過超外差無線接收方式和相關檢測算法實現對信號的時域、頻域測量。結合對IFF信號的特征分析，完成了對IFF信號的模式識別。實驗結果表明，該設計不僅可以實時、準確地完成IFF信號的檢測，還能根據工程需求實現更多的功能擴展。

關鍵詞：敵我識別；FPGA；國產化；超外差

中圖分類號：TN 971.5 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）19-0091-03

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，電子信息戰在現代戰爭中占據著越來越重要的地位。在現代信息化戰場中，敵我識別系統不僅是軍事對抗的重要手段之一，也是電子偵察領域的重要組成部分。目前的雷達敵我識別系統由詢問機和應答機組成，詢問信號的工作頻段為1030MHz，應答信號的工作頻段為1090MHz。敵我識別系統的發展歷經MARK X、MARK XII及最新一代的MARK XIIA系統[1]。本文介紹了一種基于FPGA的敵我識別信號偵察方法，該方法采用FPGA+ADC的硬件架構，實現了IFF信號的多通道接收，對接收數據進行檢測、分選后完成IFF信號的模式識別。

1 基于FPGA 的IFF 信號偵察系統組成

二次雷達是IFF系統的核心組成部分，信號采用脈沖編碼方式進行調制。每種模式都包含詢問和應答兩種工作方式，如MARK X、MARK XII系統詢問、應答信號格式所示[2]。系統主要包括ADC數據采樣、超外差接收、信號模式分選等幾個模塊。系統原理框圖如圖1所示。ADC數據采樣模塊實現對輸入數據的正確接收，并恢復成數據流形式，用于后級的超外差數據處理。超外差接收模塊完成對中頻的窄帶濾波、時域檢測和參數提取、頻率參數估計運算，將最終結果封包形成脈沖描述字（PDW） ，用于信號模式分選和存儲。信號模式分選模塊根據全脈沖數據對各種模式并行開展模式識別，得到的結果分成兩路：一路直接送入數據幀編碼模塊，按照報文幀格式進行編碼輸出；另外一路輸入到中頻數據采集模塊，用于模式采集。

在數字電路設計中，FPGA作為一種具有高度可編程性、高速數據傳輸和實時數據處理能力的芯片，在通信領域得到了廣泛的應用。本文選用Xilinx公司的XC7VX690T 系列芯片，該芯片具備高性能、低功耗、大容量等特點，其國產化替代方案可選擇復旦微的JFM7VX690T80。ADC 采樣芯片選擇TI 公司的ADS4449，ADS4449 是一款高線性四通道14 位250MSPS模數轉換器（ADC） ，具有低噪聲性能以及在寬輸入頻率范圍內出色的SFDR，其國產化替代方案為航天民芯AS4449。