搜索警戒雷達對抗技術研究與實現

吳三元

92785部隊

搜索警戒雷達對抗技術研究與實現

吳三元

92785部隊

在現階段的戰(zhàn)場中雷達是其常用的武器之一，并且也是戰(zhàn)場當中非常重要的裝備，不管是彈道導彈還是戰(zhàn)斗機以及地面武器系統(tǒng)，都需要具有雷達探測的功能，其在當前的戰(zhàn)場以及武器設備中能夠獲取信息進而指揮作戰(zhàn)，是實現準確制導以及摧毀打擊的重要裝備。所以破壞雷達系統(tǒng)，也就對戰(zhàn)斗當中的信息來源進行了破壞，也嚴重影響作戰(zhàn)效能。本文闡述了雷達在信號處理中的關鍵技術，分析、仿真了樣本搜索警戒雷達的信號特點，并在任意波形發(fā)生器上重現了該雷達信號。

搜索警戒雷達；對抗技術；實現

1 雷達對抗基本原理

1）空間中存在雷達信號。雷達可以向空間進行電磁波的發(fā)射，以此對空間實施掃描，從而創(chuàng)造對抗設備接收信號的條件；雷達信息能夠確保偵查設備的靈敏性。2)對抗設備接收到滿足自身處理條件的功率信號，判斷是否可能為雷達信號；3)雷達信號的處理在自身條件范圍內。能夠確保雷達對信息的接收以及處理，將其作為對于雷達信號分析的基礎條件；4)能夠適應當地的電磁環(huán)境。因為雷達接收機能接收所有頻帶內的信號，因此為了實現對雷達信號的分析，這就需要接收機能夠和當地的電磁信號有效適用，并且能夠并成功處理雷達信號。

2 雷達信號的處理

2.1 雷達的最佳檢測原理

在對雷達信號處理過程中，若背景噪音為高斯白噪聲時，其信噪比的大小可以對噪聲背景下對目標的發(fā)現能力有著決定性的作用，所以對于信號的檢測一般主要就是采用匹配濾波技術所實現的。即為了得到最大輸出信噪比，濾波器頻率響應表示為公式。

其中Si*(f)為確知雷達信號的頻譜共軛函數，k為常數，t0為濾波器物理可實現的附加延遲，設噪聲的雙邊帶功率譜密度為N0/2，信號能量為E，此時濾波器輸出的信噪比最大表示為公式。

采用匹配濾波器技術能夠在高斯噪聲當中以最大信噪比檢測到回波信號，對于信號的最佳檢測一般主要就是采用似然比檢測得到。其主要思想就是采用對后驗概率的比較結果來對信號進行判斷。用P(s/v)表示電壓為v時信號存在的概率，P(0/v)表示信號不存在的概率，則該準則表示為公式。

2.2 恒虛警處理

在雷達的信號處理中，信號的先驗概率和代價系數一般不能確定，因此直接使用貝葉斯準則是不行的。在恒虛警處理中，把雷達的最佳檢測定義為在虛警概率值PF0一定的條件下，使得漏檢概率PM最小或發(fā)現概率PD最大，這既是紐曼-皮爾遜準則。

設想雷達接收信號總是落在一個區(qū)域里，該區(qū)域可以分為兩部分，落在Z1區(qū)域為有目標信號，落在Z0區(qū)域判斷為無目標信號，則虛警概率和漏檢概率為公式：

設損失函數F=PM+λPF，其中λ為代價系數，當PF固定時希望F最小，則PM最小。將上式公式融合得到損失函數為公式。

于F恒為正，F最小時，應該把被積函數P(v/s)-λP(v/0)為負的區(qū)域劃定為Z0，使得F最小，即

時，判定為無目標信號。判決門限λ由虛警概率決定，當選定λ=λ0時，確定Z1=Z1(λ□0)滿足

紐曼-皮爾遜準則最佳檢測也就是用似然函數做出判斷，只是判決門限由給定的虛警概率決定而已。

2.3 搜索警戒雷達研究與實現

2.3.2 搜索警戒雷達信號組成與仿真

為了更好地說明搜索警戒雷達信號特點，本文利用Matlab對空間分集的脈沖頻率捷變搜索警戒雷達信號進行仿真。利用安捷倫E4438C信號源的任意波形發(fā)生功能將Matlab生成的仿真雷達信號生成為真實信號，通過檢波器后使用示波器進行觀察。表1為設計的波形參數詳細說明。表1為設計的雷達天線分集參數為根據目前常用的搜索警戒雷達虛構的，但足以說明空間分集的脈沖頻率捷變雷達信號樣式。圖1為使用Matlab仿真得到的天線威力圖。

表1 雷達信號波形參數

圖2仿真了14個波束的4分集天線威力圖。其中第一分集包含2個波速，第二與第三分集包含3個波速，第四分集包含6個波速，這樣就實現了空間分集；每個波束中的脈沖信號頻率有可能不同，因此實現了頻率捷變；每個分集的信號按照一定順序發(fā)生，因此實現了脈沖捷變。設想有個運動目標在第一分集中，則根據威力圖可以得知目標主要被第一分集的兩個波束掃描到，其他分集的信號能量將會非常低，此時接收到的脈沖包絡根據仿真得到如圖3。

圖2 雷達天線威力圖

圖3 第一分集中接收雷達包絡信號(a)雷達脈沖包絡；(b)雷達脈沖組

由于目標在第一分集，因此接收到第一分集的兩個脈沖信號最強，根據不同高度的分集信號，信號能量有所不同，高度越高，接收到對應分集的信號能量越小。使用E4438C實現該接收信號如圖4。

2.4 雷達對抗技術分析

借助于DRFM對雷達信號的精確復制與再現，現代欺騙式干擾已進入相干假目標干擾時代。DRFM設備由于可以精確復制雷達信號，因此不僅能夠對抗相參和非相參雷達，還可以對抗脈沖壓縮，頻率、脈沖捷變雷達信號。

圖4 生成的第一分集中接收雷達包絡信號

下變頻模塊，數字延遲模塊，上變頻模塊共同構成了DRFM的最小系統(tǒng)。信號的基本處理流程為：輸入的射頻信號經過下變頻后變?yōu)橹蓄l信號，中頻信號經過ADC采樣后將采樣后的數字信號存儲在存儲器中，控制單元負責控制數據的實時讀寫并將儲存信號送到DAC，然后進行上變頻處理。一般的下變頻和上變頻頻率是一樣的，這樣能夠使得原始信號重構并保持相干性。

結語

本文對雷達對抗的原理進行了概述，對目前雷達常用的技術總結為六種，從這六個方面對雷達的工作原理進行了分析說明。本文還根據某型號的搜索警戒雷達信號特點，利用Matlab軟件對雷達信號進行了仿真以此說明空間分集，頻率、脈沖捷變等概念。本文的雷達對抗正是建立在這些技術和概念上。

[1]李華.雷達對抗系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估仿真[D].電子科技大學,2006.

[2]周續(xù)力.對搜索警戒雷達的距離欺騙和航跡欺騙研究[D].中北大學,2008.

[3]逄勃.現代電子對抗的新技術研究[D].南京航空航天大學,2006.