對雷達和干擾機一體化信號的干擾研究

朱 峰，陽洪燦

(解放軍92602部隊，浙江 寧波 315000)

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對雷達和干擾機一體化信號的干擾研究

朱 峰，陽洪燦

(解放軍92602部隊，浙江 寧波 315000)

雷達和干擾機一體化信號普遍采用脈沖壓縮技術(shù)，并且具有類噪聲的信號頻譜，有很強的抗干擾能力。提出了采用基于卷積調(diào)制的靈巧噪聲干擾方法。仿真結(jié)果表明該方法可以產(chǎn)生大量假目標(biāo)，能夠有效干擾幾種典型的雷達和干擾機一體化信號，其干擾效果明顯好于射頻噪聲干擾。

一體化信號；卷積調(diào)制；靈巧噪聲干擾；射頻噪聲干擾

0 引 言

雷達和干擾機在硬件上實現(xiàn)一體化，可以減輕作戰(zhàn)裝備的體積、重量和能耗；在發(fā)射信號上實現(xiàn)雷達探測和干擾信號一體化，即發(fā)射信號既能干擾對方雷達，也能進行探測定位，可以提高平臺的抗干擾能力、生存率和整體作戰(zhàn)性能[1]?？梢哉f雷達和干擾機一體化是今后發(fā)展的必然趨勢，因此對它的干擾研究十分有意義。

靈巧噪聲干擾是兼有噪聲干擾和欺騙干擾技術(shù)特點的干擾方式，是干擾雷達和干擾機一體化信號的有效手段[2]。本文主要針對幾種典型的雷達和干擾機一體化信號，研究基于卷積調(diào)制的靈巧噪聲對一體化信號的干擾。

1 幾種典型的雷達和干擾機一體化信號

1.1 雷達和干擾機一體化信號設(shè)計原則[3-4]

(1) 雷達與干擾機相比，具有較大的有效輻射功率，其雷達偵察接收機的靈敏度也遠遠大于干擾機。因此，如共享發(fā)射信號，同時要獲得較好的雷達性能，在接收時必須采用一定的方法提高信號處理增益。脈沖壓縮信號通過壓縮處理，正符合這一要求，是一種可用的一體化信號。

(2) 在發(fā)射功率要求方面，雷達需要較大峰值功率和較小平均功率，而干擾機的要求則完全相反。為充分利用干擾機的平均功率，一體化信號須具有大的時寬或工作比。

(3) 雷達接收自身發(fā)射的回波信號，經(jīng)信號處理區(qū)別目標(biāo)與噪聲。為提高信噪比、便于信號檢測，一般采用規(guī)則信號，而干擾信號需有隨機性特征。

根據(jù)上述信號設(shè)計原則，介紹3種典型的雷達和干擾機一體化信號。

1.2 偽隨機二相編碼信號

該信號由頻率相同而起始相位不同的子脈沖組成，是一種脈沖壓縮雷達信號。偽隨機序列用于調(diào)制子脈沖的起始相位角。在子脈沖中，一般把起始相位角為0的記作“+”，而把起始相位角為π的記作“-”，假設(shè)每個子脈沖寬度都為τ，總長度為Nτ，偽隨機二相編碼信號的復(fù)數(shù)形式可表示為：

(1)

式中：f0為信號中心頻率;φi為由偽隨機序列決定的子脈沖相位。

以13位巴克碼為例，中心頻率為10 MHz，子脈沖寬度為1 μs，其波形如圖1所示。

1.3 線性調(diào)頻-偽隨機二相碼信號

該信號將線性調(diào)頻信號和偽隨機二相碼信號組合起來，在二相碼信號的每個碼元內(nèi)進行線性調(diào)頻，形成脈沖壓縮信號。

設(shè)線性調(diào)頻信號的數(shù)學(xué)表達式為：

(2)

偽隨機二相編碼脈沖函數(shù)為：

(3)

式中：δ(t)為沖擊函數(shù)；τ為子脈沖寬度；P為碼長；k為線性調(diào)頻調(diào)制斜率；f0為信號中心頻率；ci為一偽隨機序列，取{ci=1或-1};線性調(diào)頻-偽隨機二相碼信號為式(2)與式(3)的卷積。

以線性調(diào)頻和13位巴克碼的混合調(diào)制信號為例，線性調(diào)頻的起始頻率為9 MHz，調(diào)頻帶寬為2 MHz，子脈沖寬度為1 μs，其波形如圖2所示。

1.4 線性調(diào)頻-偽隨機脈位信號

該信號是將線性調(diào)頻信號和偽隨機脈位信號相結(jié)合，信號的形式為脈內(nèi)線性調(diào)頻、脈間隨機脈位。

設(shè)線性調(diào)頻信號的數(shù)學(xué)表達式為：

(4)

等脈寬偽隨機脈位脈沖信號的數(shù)學(xué)表達式為：

(5)

線性調(diào)頻-偽隨機脈位信號為式(4)與式(5)的乘積。設(shè)線性調(diào)頻信號的脈沖寬度為13 μs，中心頻率為10 MHz，調(diào)頻帶寬為2 MHz，等脈寬偽隨機脈位脈沖信號的子脈沖寬度為0.6 μs，脈沖重復(fù)周期為1 μs，T0=0.4，其波形如圖3所示。

2 靈巧噪聲波形設(shè)計方法

靈巧噪聲通常采用數(shù)字射頻存儲(DRFM)技術(shù)實現(xiàn)。作為干擾信號，它不僅具有較好的相干性，而且中心頻率總能對準(zhǔn)被干擾雷達信號的頻率，因此干擾效費比較高。

噪聲卷積干擾是將干擾機接收并存儲的被干擾雷達發(fā)射信號與視頻噪聲相卷積，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)發(fā)的一種干擾，是靈巧噪聲干擾的一種實現(xiàn)方法。

假設(shè)雷達發(fā)射脈沖為s(t)，目標(biāo)與雷達之間的距離為R，截面積為σ，干擾機位于目標(biāo)上，則目標(biāo)的響應(yīng)函數(shù)為：

p(t)=σδ(t-tr)

(6)

式中：tr=2R/c。

回波信號可表示為：

sr(t)=p(t)*s(t)

(7)

設(shè)噪聲為n(t)，則干擾機發(fā)射信號Jr(t)為：

Jr(t)=s(t)*n(t)

(8)

則雷達接收到的信號經(jīng)脈沖壓縮后可表示為：

J(t)=[sr(t)+Jr(t)]*s*(-t)= [p(t)+n(t)]*s(t)*s*(-t)

(9)

由式(9)可知，干擾信號與目標(biāo)回波信號一樣，經(jīng)脈沖壓縮獲得了信號處理增益，干擾的效果取決于參與卷積的視頻噪聲信號，而視頻噪聲可以看成很多幅度隨機的沖擊脈沖串，與發(fā)射信號卷積后產(chǎn)生的干擾相當(dāng)于很多幅度隨機延時的發(fā)射信號之和。

3 仿真及結(jié)果分析

3.1 對偽隨機二相編碼信號的干擾仿真

為了說明噪聲卷積干擾的優(yōu)勢，在仿真時用射頻噪聲干擾與之對比。

偽隨機二相編碼信號參數(shù)選取如下：以13位巴克序列為偽隨機序列，中心頻率為10 MHz，子脈沖寬度為1 μs，目標(biāo)位置13.5 km。

干擾參數(shù)選取如下：射頻噪聲的干擾帶寬5～15 MHz；參與卷積的噪聲信號為服從均值為0、方差為1的高斯分布噪聲，其時寬分別取6.5 μs和13 μs。

其干擾仿真結(jié)果如圖4所示。

3.2 對線性調(diào)頻-偽隨機二相碼信號的干擾仿真

線性調(diào)頻-偽隨機二相碼信號參數(shù)選取如下：以13位巴克序列為偽隨機序列，線性調(diào)頻的起始頻率為9 MHz，調(diào)頻帶寬為2 MHz，子脈沖寬度為1 μs，目標(biāo)位置13.5 km。

干擾參數(shù)選取同上，其干擾仿真結(jié)果如圖5所示。

3.3 對線性調(diào)頻-偽隨機脈位信號的干擾仿真

線性調(diào)頻-偽隨機脈位信號參數(shù)選取如下：線性調(diào)頻的起始頻率為9 MHz，調(diào)頻帶寬為2 MHz，脈沖寬度13 μs。等脈寬偽隨機脈位脈沖信號的子脈沖寬度為0.6 μs，脈沖重復(fù)周期為1 μs，目標(biāo)位置13.5 km。

干擾參數(shù)選取同上，其干擾仿真結(jié)果如圖6所示。

從以上仿真結(jié)果可以得出，基于卷積調(diào)制的靈巧噪聲干擾產(chǎn)生大量隨機延時的假目標(biāo)，能有效干擾3種典型的雷達和干擾機一體化信號，并且干擾脈沖寬度越大，其壓制范圍越寬。與射頻噪聲干擾相比，靈巧噪聲干擾利用了壓縮增益，其干擾功率利用率遠遠大于射頻噪聲。

4 結(jié)束語

雷達和干擾機一體化信號有多種形式，但為了同時達到探測和干擾的目的，從理論分析得出都采用脈沖壓縮技術(shù)?；诰矸e調(diào)制的靈巧噪聲干擾正是利用了壓縮增益，能以較低的干擾功率產(chǎn)生遮蓋性干擾和欺騙性干擾的雙重效果，與傳統(tǒng)干擾相比有著巨大的優(yōu)勢。

[1] 楊丹丹，劉以安，唐霜天，等.混沌二相調(diào)制雷達/干擾機共享信號優(yōu)化設(shè)計[J].計算機仿真，2011(6)：30- 33.

[2] 邱杰．靈巧噪聲干擾本質(zhì)含義探討[J].海軍航空工程學(xué)院學(xué)報，2011,26(5)：481-484.

[3] 秦林林，郭凱，李曄．雷達干擾化的信號共用技術(shù)實現(xiàn)方法[J].電訊工程，2015(2)：1-3.

[4] 韓國璽，何俊，潘啟中．基于ICGA的雷達與雷達干擾一體化信號的優(yōu)化設(shè)計[J].計算機工程與應(yīng)用，2014，50(2)：212-215.

ResearchintoTheJammingtoIntegratedSignalofRadarandJammer

ZHU Feng,YANG Hong-can
(Unit 92602 of PLA,Ningbo 315000,China)

Pulse compression technique is usually used for radar and jammer integrated signals,which has similar frequency spectrum as noise and good anti-jamming ability.This paper presents the smart noise jamming method based on convolution modulation.The simulation result shows that smart noise jamming method can generate a great deal of false targets,which can jam several typical radar and jammer integrated signals effectively.The jamming effect is better than radio frequency noise jamming evidently.

integrated signal;convolution modulation;smart noise jamming;radio frequency noise jamming

2017-04-06

TN974

：A

：CN32-1413(2017)03-0069-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.03.016