針對(duì)LFM信號(hào)的移頻干擾應(yīng)用研究

李圣衍，胡 東，許 森

(南京電子技術(shù)研究所，南京 210039)

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針對(duì)LFM信號(hào)的移頻干擾應(yīng)用研究

李圣衍，胡 東，許 森

(南京電子技術(shù)研究所，南京 210039)

由于線(xiàn)性調(diào)頻(LFM)信號(hào)的時(shí)頻耦合特性，通過(guò)對(duì)接收到的LFM信號(hào)疊加不同的多普勒頻率，可以產(chǎn)生較好的干擾效果。首先介紹移頻干擾原理，并對(duì)幾種移頻方式開(kāi)展仿真研究，最后介紹了在外場(chǎng)驗(yàn)證的情況。

脈沖壓縮；移頻干擾;線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)

0 引 言

為了兼顧發(fā)射功率和距離分辨率，大多數(shù)雷達(dá)采用脈沖壓縮信號(hào)，主要包括線(xiàn)性調(diào)頻(LFM)信號(hào)和相位編碼信號(hào)，目前以采用LFM信號(hào)居多，該類(lèi)信號(hào)具有時(shí)頻耦合特性，附加的頻移可以產(chǎn)生附加的距離延時(shí)。在對(duì)抗中可以利用該特性，產(chǎn)生附加的假目標(biāo)，在某些場(chǎng)合，起到很好的干擾效果。

1 移頻干擾原理[1]

由于脈壓信號(hào)具有時(shí)頻耦合效應(yīng),可以利用該效應(yīng)進(jìn)行干擾。分析如下：

假設(shè)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)為：

(1)

式中:A為振幅;ω0為載頻頻率;μ為掃頻率，μ=2πB/T，B為脈沖寬度T內(nèi)的頻率變化量。

與線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)相匹配的濾波器響應(yīng)函數(shù)為：

(2)

濾波器輸出：

(3)

線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)與濾波器匹配時(shí)，濾波器的輸出是信號(hào)s(t)的自相關(guān)函數(shù)。當(dāng)信號(hào)有多普勒頻移時(shí):

(4)

這時(shí)濾波器的輸出是s(t,ω0)和h(t)的互相關(guān)函數(shù)，即:

(5)

對(duì)式(5)進(jìn)行三角函數(shù)的和、差化積后，略去高次諧波項(xiàng)并積分得到：

(6)

壓縮信號(hào)的包絡(luò)在t=0處呈現(xiàn)主峰，且隨t的增大，包絡(luò)按sinc函數(shù)規(guī)律衰減；當(dāng)ωd≠ 0時(shí)，主峰在t=-ωd/μ時(shí)刻出現(xiàn)；當(dāng)ωd為正時(shí)，主峰出現(xiàn)的時(shí)刻相對(duì)于ωd=0時(shí)主峰出現(xiàn)的時(shí)刻超前；當(dāng)ωd為負(fù)時(shí)，主峰出現(xiàn)的時(shí)刻將滯后。隨著ωd絕對(duì)值的增大，主峰的寬度增加而高度下降。因此通過(guò)移頻，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)脈壓后前移，從而覆蓋真實(shí)目標(biāo)的回波。

2 仿真分析

針對(duì)LFM信號(hào)，考慮硬件實(shí)現(xiàn)，疊加fd的方式主要有以下幾種：

(1) 方式直接疊加多個(gè)fd，根據(jù)前述原理分析，利用調(diào)頻斜率，可以計(jì)算距離偏移量，仿真如下：LFM信號(hào)，帶寬2MHz，脈寬250μs，加正fd，脈壓后第1個(gè)脈沖前沿前移最大40μs，前移后的脈沖間隔5μs。

通過(guò)計(jì)算可得fd=40 kHz，80 kHz，120 kHz，160 kHz，200 kHz，240 kHz，280 kHz，320 kHz，幅度分別下降0.033 7，0.054 8，0.053 8，0.051 0，0.099 4，0.152 8，0.154 6，0.153 3

(2) 將LFM信號(hào)分別截取成子脈沖，每個(gè)子脈沖分別疊加fd，仿真如下：

LFM信號(hào)，帶寬=2MHz，脈寬=250μs，分5段截取，子脈沖50μs，每個(gè)子脈沖加正fd，脈壓后第1個(gè)脈沖前沿前移最大40μs，后續(xù)脈沖前移后的脈沖間隔8μs。

通過(guò)計(jì)算可得，疊加5個(gè)fd分別為64 kHz，128 kHz，192 kHz，256 kHz和320 kHz，但只有4個(gè)明顯的峰，分別提前8，16，24，32 μs，幅度分別下降0.806 4，0.805 4，0.808 6，0.770 6。由于相位不連續(xù)性，信號(hào)合成后造成信號(hào)畸變，產(chǎn)生多個(gè)次峰。在40 μs處有1個(gè)峰，但幅度下降了0.96，已無(wú)法檢測(cè)。

圖1 疊加多個(gè)多普勒頻率脈壓圖

圖2 寬脈沖截?cái)喁B加多普勒脈壓圖

(3) 可以采取間隙采樣同時(shí)疊加多個(gè)fd，仿真如下：

仿真參數(shù)為：脈寬100μs,帶寬2MHz,fd1=100 kHz,fd2=200 kHz,fd3=300 kHz,fd4=400 kHz,fd5=500 kHz,間隙采樣時(shí)間=2.5、5 μs，占空比50%。結(jié)果如下：采用間隙+移頻方式可以有效增加突前假目標(biāo)的密度和數(shù)量，但干擾功率會(huì)下降，實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，需增加相應(yīng)功率，才能掩蓋目標(biāo)。

3 試驗(yàn)結(jié)果

利用數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)硬件平臺(tái)產(chǎn)生不同方式的移頻干擾，在外場(chǎng)和實(shí)際雷達(dá)對(duì)接，取得較好的效果。圖3～圖5為自衛(wèi)干擾狀態(tài)下產(chǎn)生的密集假目標(biāo)，包括脈壓結(jié)果和PPI顯示結(jié)果。從圖中可以看出，利用移頻干擾可以產(chǎn)生突前的假目標(biāo)，但假目標(biāo)的功率偏小，真實(shí)的目標(biāo)還是能夠顯露出來(lái)。

圖3 間隙+移頻干擾脈壓圖

圖4 雷達(dá)脈壓結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

利用LFM信號(hào)的時(shí)頻耦合特性，通過(guò)疊加多個(gè)fd，脈壓后可以產(chǎn)生多個(gè)假目標(biāo)，對(duì)抗雷達(dá)前沿跟蹤，或在自衛(wèi)干擾中產(chǎn)生前移假目標(biāo)，覆蓋目標(biāo)回波。該樣式還可以和間隙采樣干擾、密集假目標(biāo)組合使用，起到較好的干擾效果。實(shí)際工作時(shí)，需要提前測(cè)出LFM的調(diào)頻斜率，這樣才能計(jì)算所需fd的值?？傊?，在實(shí)際工程應(yīng)用中，移頻干擾應(yīng)該是對(duì)付LFM雷達(dá)信號(hào)行之有效的干擾樣式。

圖5 雷達(dá)PPI顯示結(jié)果

[1] 王雪松，肖順平，馮德軍，等.現(xiàn)代雷達(dá)電子戰(zhàn)系統(tǒng)建模與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

Study of Frequency Shift Jamming Application to LFM Signal

LI Sheng-yan，HU Dong，XU Sen

(Nanjing Research Institute of Electronic Technology,Nanjing 210039,China)

Due to the time-frequency coupling characteristics of linear frequency modulation (LFM) signal,better jamming effect will arise through adding different Doppler frequencies to the received LFM signal.This paper firstly introduces the frequency-shift jamming principle,and performs simulation study to several frequency-shift modes,finally introduces the validation instance in outfield.

pulse compression;frequency shift jamming;linear frequency modulation signal

2015-02-09

TN974

A

CN32-1413(2015)04-0005-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.04.002