
传感器开放系统架构(SOSA)技术标准现已建立标准化的机箱硬件框架,使得新型电子战(EW)解决方案的部署速度更快、更具模块化。整个电子战系统不再需要受制于单一供应商。最新技术现在无需新的项目规范即可部署至现场。电子战集成商及其供应商可以专注于射频前端、数字处理和算法这三大主要系统组件模块中各自的专业领域。平台重用可以通过对这三大组件中的一个或多个进行升级来实现新解决方案。集成商现在可以基于其中任一领域的技术进步,以更及时的方式提供有针对性的更新升级,而无需等待一个全新项目的修订。
随着传感器开放系统架构(SOSA)方法将开发工作从针对特定电子战(EW)或通信系统的专用方法中转变出来,其模块化方法使得分段更新成为可能。在这种方法下,开放系统架构支持为新用例重新配置用途,而固定的射频带宽和后期处理配置现在能够处理不同的频段。例如,系统升级现在可以更换射频前端模块,同时保留其他现有硬件。另一个例子是:一个原先仅支持固定X波段观测的系统,现在可以适配为覆盖2 GHz至18 GHz的宽频观测,并具备数字滤波和跳频功能,能够专注观测高达4 GHz带宽的可选频谱段。
仅通过射频前端修改,即可通过部分分立式变更实现全新的系统能力。集成商还可以在射频更新中,逐步增加诸如低延迟环回路径、分数采样率精度和线性信号校正等次要功能集。SOSA方法使得电子战供应商能够通过增量方式进行创新,并快速部署至现场。
过去:新需求意味着新系统
历史上,如果出现新的需求,射频系统的特定要求就意味着需要一个全新的系统。例如,一个X波段无线电的超外差架构,需要固定的带通滤波器和放大器、特定的本地振荡器,以及在8 GHz至12 GHz频谱内的专用处理。当出现对观测2 GHz至18 GHz的更敏捷电子战系统的更新需求时,这种遗留系统就需要整体更换,因为它不够灵活,无法支持其他更宽的频段。
技术的针对性升级过去不易实现,因为现有系统组件无法与使用不同指令集、连接器和标准的其他供应商组件互换。这种情况给希望调整或升级其情报能力的现场团队带来了不必要的复杂性,因为组件适配本应能够提供更快的作战准备状态,以抵御不断演变的威胁。
SOSA方法使更新更容易
由于SOSA方法支持模块化的硬件插件卡配置文件(PICP),因此不再需要更换包括射频前端、数字处理和算法在内的整个新系统,只需要更换射频部分。此外,这种更新可以在现场进行,无需将原始设备送回制造地点。一个支持2 GHz至18 GHz宽频无线电的3U VPX模块可以作为新解决方案的升级动力。宽带直接射频软件定义无线电(SDR)可作为3U VPX模块更换射频配置的替代解决方案,能够提供更大的灵活性。
SDR解决方案进一步实现了在2 GHz至18 GHz范围内,对独特自定义频段的完全可配置性。射频信号链中的可编程滤波器允许进行自定义的实时更新,而数字域中的数字下变频(DDC)则提供了进一步的噪声定向滤波。通过对宽带噪声进行数字滤波,对于较小带宽,带宽每缩小4倍,动态范围大约可扩展+6dB。现场可配置的SDR实现了通道、动态范围和瞬时带宽性能之间的权衡选择,这在传统的封闭系统中可能无法实现。

传统的封闭系统相比,可配置的3U VPX SDR提供了更大的灵活性
DDC模块内的数控振荡器(NCO)和有效的数字本地振荡器(LO)提供了更强的采样能力。NCO允许使用精确的频率调谐字,将被抽取的带宽调谐到特定的频率,而多组预设滤波器系数则允许在可观测带宽之间进行快速跳频(FFH)。快速更改NCO调谐字实质上允许按需实现可观测带宽。数模转换器(DAC)发射路径则分别使用反向的数字上变频方法,以达到相同的效果。在SDR内,使用DDC滤波和NCO调谐可以实现对多个频段的同时观测。

使用DDC和NCO调谐在宽带SDR内观测多个频段
OpenVPX(VITA 65)和VPX(VITA 46)标准对于美国陆军模块化开放射频架构(MORA)和SOSA方法的技术成功至关重要。VITA标准提供了一种能够满足现代电子战系统苛刻数据处理需求的高性能计算架构。与过去基于总线的现有系统相比,VPX的交换式架构还支持更高速率的数据传输和更广泛的可扩展性。这个通用框架对于实时处理由电子战射频传感器及其相应算法产生的大量数据至关重要。
一个符合MORA 2.4合规标准(为SDR、调谐器和射频头载荷定义)的模块,将能够在VPX机箱中兼容。MORA为VPX射频载荷的控制方面(如带宽、增益和频率)创建了一个标准;没有它,每个硬件部件都将具有独特的标识特征,需要自定义硬件配置。
使用符合MORA标准的模块,新的SDR硬件可以通过标准指令集方便地进行控制,因为标准化使得射频载荷能够快速集成。随着新技术可供安装,系统升级也变得简化。部署许多类似的升级系统使得现场团队能够通用化地传播指令。
传统封闭式电子战系统更新缓慢的限制似乎正在消退。SOSA技术标准和MORA框架使得技术更新能够以技术进步的速度进行,而不是以封闭系统项目的缓慢速度进行。这些方法为未来的电子战系统中射频前端灵活变更提供了新途径。借助SOSA方法、MORA及其他标准化助力,新的电子战能力将能够把防御系统推进到下一代。