JED 2025年5月技术调查深读|Barry Manz|原刊第31—40页

图1:美国海军陆战队第24远征部队一名电子战操作员,在2023年9月于北卡罗来纳州Camp Lejeune举行的测向演练中查看数据。原刊第31页,图片来源:USMC;原图未标注设备型号。
一台接收机可以同时拥有“2至12个射频通道”和“1024至6144个数字接收通道”。这两组数字出现在JED 2025年5月同一条产品记录里,并不矛盾:它们数的是不同层次的资源。可是,如果把后一个数字直接拿来与另一台设备的四路射频输入相比,就会得到一个看似醒目、实际失去意义的差距。
Barry Manz这一期的技术调查收录42家公司、47条通信电子支援措施(CESM)与通信情报(COMINT)接收机产品记录,部分记录包含多个型号或一个产品家族。表格展现了软件、数字处理和模块化带来的变化,也保留了厂商填写数据时的不同口径。它适合用来认识产品形态和技术方向;进一步比较性能,需要把每项数字还原到它所属的功能、条件和配置。
本文以当期调查为范围,从通道数出发,讨论工作频段、瞬时带宽、灵敏度、动态范围及软件能力之间的关系。型号数值均按原刊的历史记录说明,不能视作这些产品此后的最新规格或一场统一条件下的测试结果。
Manz把COMINT的重点放在通信信号的细致分析上,包括语音、数据和文本信号的解调、分析与信息提取。CESM则更强调及时感知和识别通信辐射源,形成对周围电磁活动的认识。两者可能使用相近的射频硬件,但在实时处理、信号分类、基带分析和信息输出上,各有侧重。
这种区别有助于解释,为什么表格里的“调制类型”有时列出AM、FM或各类数字调制,有时只写I/Q输出,还有产品注明由外部软件负责解调。提供原始或中间数据,与把数据变成特定分析结果,是接收处理链中的不同工作。看到I/Q输出,能够确认的是设备提供同相、正交数据接口,不能仅凭这一项断定所有解调和解码功能都已包含。
例如,原刊列出的CommsAudit CA7814通过VITA 49输出I/Q数据,交给外部资源完成解调与解码;IZT R5010/R5040的相关说明也把解调处理放在PC上。它们说明,接收机产品的边界可能到硬件与数据流为止,也可能连同应用软件交付。阅读功能表时,应先确定最终输出是什么,以及哪一部分由谁完成。

图2:通信接收机产品表中的通道与处理层级。本文依据原刊字段及实例绘制;箭头表示信息处理关系,不表示各层数量一一对应,也不代表具体型号的内部结构。
原刊第40页把CHANNELS解释为构成完整系统的接收机射频路径数量,但各厂商实际填写的内容并未完全限定在这一层。有的写射频输入,有的写收发路径,有的补充数字下变频(DDC)或窄带数字接收通道,还有的写可切换输入。理解这些差异,是读表的第一步。
射频路径关心输入信号如何进入接收与采样部分;数字子通道则是在已有采样数据上,形成可分别处理的较窄频带。同一条宽带数据能形成多个子通道,所以数百个数字通道,并不自动意味着数百条互相独立的模拟射频路径。后续解调、分类、记录等软件能力,还可能受另外的资源和配置约束。
HUGIN 4000是一个清楚的例子:表中写2至12个RF通道,以及1024至6144个独立数字接收通道。BAE Systems的RXT7306/RXT7406一行则写4个宽带RF通道和32个独立数字接收通道。两条记录都把层次分别列出,不能只抽走其中较大的数字,组成一个统一的“接收通道排行榜”。
CRFS RFeye Node 100-8又展示了另一种情况,其通道栏写的是3个可切换的全带宽输入。“可切换”说明了输入之间的使用关系,不能直接改写成三路始终同时接收。这里不需要猜测内部电路,仅保留厂商原有的限定,就已经能避免一项重要误读。
表1:同一“通道”栏中的不同对象
| 原刊实例 | 表中如何表述 | 能够据此理解什么 |
|---|---|---|
| HUGIN 4000 | 2—12 RF;1024—6144数字通道 | 物理接收资源与数字处理资源分别计数 |
| RXT7306/RXT7406 | 4宽带RF;32独立数字通道 | 数字通道数不能代替射频路径数 |
| RFeye Node 100-8 | 3个可切换全带宽输入 | 切换关系需要保留,不能自行写成同时接收 |
| R5010/R5040 | 1 RF;1+5 DDC | 数字子带数量不等于多条独立RF链 |
| TCI Model 860 | 1或2 RF;最多128 DDC | 射频配置与数字子通道上限属于两个层次 |
工作频率范围描述设备可以在哪些频率上工作,瞬时带宽描述一次配置下能够处理多宽的一段频谱。原刊中MEERKAT的工作范围写20 MHz至6 GHz,瞬时带宽则是80 MHz。前者不能被理解为接收机在任何时刻都完整、并行地处理这一大段范围;它与后者回答的是不同问题。
多通道产品还会把带宽相加。HUGIN 4000列出最高12×80 MHz=960 MHz,HUGIN 200列出4×80 MHz=320 MHz。这些写法保留了“几路、每路多宽”的信息。汇总后的数值本身,不足以证明设备拥有一段连续的同等宽度瞬时通带,更不足以说明所有通道在最大配置下能同时完成哪些软件处理。
有些带宽还取决于输入频段。SX-432的原刊记录,在高于6 GHz的射频输入下写1 GHz,在2至6 GHz范围写500 MHz,而整机工作范围另列100 MHz至18 GHz。可以据此说明两种已列条件;对于该行没有补全的低频段带宽,本文不自行外推。
这一点同样适用于产品版本。TitanSDR-HF一行分别写了不同版本的宽带与窄带能力,并把第三版标为2025年第二季度。把各版本最好的数字合到一起,会得到一个原表没有承诺的配置。版本、频段和选项应当与指标一起保留,才能让公开资料继续有可追溯性。
这一期表格最需要谨慎的列,是INSTALLED SENSITIVITY。有的记录提供一定带宽和信噪比要求下的最小输入功率,有的提供噪声系数NF,有的提供平均显示噪声电平DANL,还有记录仅写一个数值及单位。它们可能都与弱信号表现有关,但并不是同一种测量。
例如,Leonardo DRS Vesper一行同时列出典型11 dB噪声系数,以及10 kHz带宽、10 dB信噪比条件下的−113 dBm灵敏度。前者描述噪声性能的比值关系,后者是带有使用条件的输入功率门槛。把11 dB与其他产品的−113 dBm直接比较,单位和含义都对不上。
HUGIN 4000写DANL为−163 dBm/Hz,同时给出6 dB噪声系数。每赫兹的表示保留了噪声带宽归一化的信息;不能删掉“/Hz”,再把它当成任意工作带宽内的最小可用信号。能看到噪声底、达到规定信噪比、完成一种调制的可靠解调,也并非同一个判据。
原刊中TSR 2300给出的多组值,能直接说明条件的重要性:10 kHz对应−105 dBm,50 kHz对应−98 dBm,100 kHz对应−95 dBm,300 kHz对应−90 dBm。这里沿用厂家在表中提供的配对关系,不将其转换成另一型号的预测。仅这一行就表明,脱离带宽摘取一个“最好灵敏度”,会抹去产品本身已经说明的变化。
MFT-200-9还明确把装机灵敏度与天线、线缆组合关联起来。对于安装后的系统,接收机端口参数与外部输入条件之间仍隔着实际连接链路。因此,标题里出现“装机”两个字,并不意味着这一列所有数据都来自同一种完整安装状态。
表2:保留量纲和测试条件,才有比较基础
| 记录形式 | 描述对象 | 阅读时需要保留 |
|---|---|---|
| NF,单位dB | 噪声系数 | 频段、增益或前置放大器状态 |
| 灵敏度,单位dBm | 输入功率门槛 | 带宽、信噪比、调制与判定条件 |
| DANL,单位dBm/Hz | 归一化的显示噪声电平 | 噪声带宽归一化及测量设置 |
| SFDR,单位dB或dBc | 信号与杂散之间的范围或相对值 | 基准、输入条件、带宽及单音/多音条件 |
| AGC相关范围,单位dB | 含增益调节的电平范围 | 与固定增益时的范围区分 |
表头将DYNAMIC RANGE统一称为总动态范围,但行内给出的并不都是“总范围”。有的是无杂散动态范围SFDR,有的是瞬时范围,有的注明使用自动增益控制AGC,也有的填写三阶截点或模数转换位数。不同物理含义被压进同一列,是产品汇总表常见的信息压缩。
Indra第四代宽带多接收机把瞬时动态范围写为80 dB,带AGC时写120 dB。它提醒读者,允许系统调整增益所覆盖的范围,不能直接替代某一固定状态下同时处理强弱信号的能力。两项数字都可能有价值,价值来自各自的定义,而非只保留较大的120。
RXT7306/RXT7406的记录更加具体:单音SFDR大于72 dBc,且输入音调位于−1 dBFS附近。这里的dBc以信号为相对参考,dBFS则关联数字满量程。引用这条指标时,输入条件应随数字一起保留,不能把它改成没有基准的72 dB总动态范围。
MATCHSTIQ X40的对应栏填写接收三阶截点+5 dBm和16位信息,也说明表格位置本身不能替代量的定义。三阶截点与量化位数,各自描述接收链的一部分;仅凭它们无法推出整机在所有条件下的SFDR。本文因此着重解释字段,而不把不同指标强行换成一个评分。
Manz认为,数字处理和软件定义无线电SDR正在改变接收机,增加可重编程能力,更多解调、解码和分类工作可由可编程计算资源承担。表格支持了这种趋势,同时也展示了多种混合形态:超外差加数字处理、直接采样、零中频,以及按不同频段采用不同前端。
原刊导言说SDR能取消超外差接收机所需的混频器、放大器和滤波器,这句话需要限定适用范围。Analog Devices的架构资料说明,直接射频采样和零中频仍涉及模拟增益与滤波,只是频率变换、增益分配及滤波所在位置不同。因此,不能把“软件定义”读成所有模拟器件都已消失。
原表本身就有佐证。RXT7306/RXT7406被列为直接采样数字接收与发射设备,其特性栏仍写有18个预选滤波器及一个低通滤波器。Indra的产品则区分高频段直接采样,与更高频段的预选超外差。软件可重编程和某种模拟前端可以同时存在,两者不构成互斥选项。
由此再看厂商对SDR的强调,重点应落在可改变的功能范围:哪些由软件完成、哪些受硬件频段和带宽限制、应用运行在接收机内部还是外部计算机上。这样既能看到软件带来的灵活性,也不会让一个架构名称替代完整的性能说明。
原文观察到,越来越多接收机厂商提供自己的软件工具,覆盖频谱监视、分析、分类、记录和任务管理;一些设备则继续采用第三方软件。厂商把软硬件一起交付,有利于形成较完整的支持关系,但具体功能、选项和运行环境仍要看产品行内的说明。
SignalShark Remote 3320的记录就区分了与Narda自动测向天线配合的到达角测向,以及通过第三方软件实现的其他方式。HUGIN 4000则把测向写为可选扩展。这些“配合某天线”“通过第三方”“可选”都是功能边界的一部分。支持一种方式,不代表仅有接收机本体便已具备完整测向系统。
同理,表中的时间戳、公共时钟、通道相干与独立调谐,各自表达接口或工作关系。本文不据此推导某个定位精度;缺少天线、安装、校准与测试条件时,一项支持能力不足以构成系统性能证明。把特性与结果分开,能够更准确地理解这类接收机的模块化定位。
原文还把SOSA和MOSA放在开放架构的趋势中讨论。需要区分的是,MOSA本身是一种综合技术与业务策略;美国国防部门的说明强调模块划分、开放接口及接口一致性的验证。SOSA则提供传感器开放系统架构相关技术框架。产品表中的“SOSA aligned”等表述应保留其原有程度,不能仅凭一个标签就断言任意厂商模块都可直接替换,或者整套应用已完成集成验证。
第40页图例把功耗描述为每通道耗散功率,但产品行实际同时存在每通道、每板卡、设备本体和满配机箱等口径。D-TA CSM-5000明确写每通道30 W;DRT OpenVPX记录则写某机箱满载最大1800 W。把后一项再乘以通道数,会重复计算已包含的部分;把前一项当成整个系统的耗电,又会遗漏其他组成。
重量也如此。原刊中有单板重量、独立设备重量、是否包含天线的说明,也有包含多个组件的套装。它们反映了不同产品边界。便携或机架式只是形态线索,要理解运输与供电负担,还需把主机、外部计算、附件及选配关系说明白;这里不据此给出具体使用时长或整套部署重量。
逐页核对还发现,MENTOR的灵敏度栏原样写为90 dBm,HTLs-2的动态范围栏写为−77 dB,SMR-7522/LiteRail的灵敏度栏写为94 dB、附1 MHz条件。这几项存在符号、单位或定义疑点;本文没有获得足够依据将它们直接修成另一组数值,因此不纳入性能比较。
另有一处能够明确纠正:第40页缩写表把“小于号”解释成greater than,把“大于号”解释成less than,两者颠倒。本文按通常数学含义使用符号。同时,星号在原刊表示保密、不可公开或未提供回答中的一种,不能统一改成“没有该功能”,也不能一概解释成保密。
这47条记录显示,通信接收机的进步正在多个层次同时发生:射频前端提供数据,数字子通道把宽带数据分开处理,软件进一步形成分析和记录能力。每一层都可以扩展,但扩展的单位、代价和交付范围不同。这正是“数千通道”需要认真解释的原因。
重读这份调查,最有用的做法是把型号、配置、功能对象、测试条件与资料日期连起来。频段不替代瞬时带宽,数字子通道不替代独立射频路径,接口支持也不替代整机结果。保留这些具体条件,产品表才能成为理解技术变化的材料,并为后续核验留下清楚的起点。
主要来源:Barry Manz,A Sampling of CESM and COMINT Receivers,JED,2025年5月,第31—40页。第32—39页为跨页产品表,第40页为字段释义。
架构概念核验:Brad Brannon,Radio Architecture Matters: A Review of RF Sampling vs. Zero-IF,Analog Devices,2021年12月1日。仅用于核验模拟增益与滤波仍然存在,不将其特定示例指标移用于本调查产品。
开放架构概念核验:美国国防研究与工程部门,Modular Open Systems Approach官方说明及其中2016年定义;用于区分策略、模块化接口及验证要求。
本文为独立中文深读。产品数值为原刊所列厂商资料;表1、表2及图2由本文按解释需要整理,未进行统一性能排名,也未引入2025年5月之后的产品规格。