對新型反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)相參雷達的有源干擾

張軍周，李傳慶

(中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094)

對新型反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)相參雷達的有源干擾

張軍周，李傳慶

(中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094)

根據(jù)脈沖壓縮相參雷達抗干擾技術(shù)的特點，研究了針對脈沖壓縮相參雷達的干擾樣式和干擾要求，并通過仿真分析了對脈沖壓縮相參雷達的有源干擾效果及其特點。

反艦導(dǎo)彈；相參雷達；有源干擾

0 引 言

現(xiàn)代新型反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達幾乎都采用基于脈沖壓縮的相參工作體制。相參體制雷達較好地解決了距離分辨率和發(fā)射功率之間的矛盾，通過脈沖匹配壓縮和相參積累可以大幅度提高雷達的接收靈敏度，使得雷達達到較遠作用距離的情況下需要的發(fā)射功率較小，所以相參體制雷達具有良好的低截獲概率特性。相參體制雷達在獲取目標時域特性的同時，通過相參積累也可以獲取目標的多普勒域特性，信息獲取維度的增加使得相參體制雷達具有較好的綜合抗干擾能力。

本文在分析脈沖壓縮相參雷達抗干擾技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，對脈沖壓縮相參雷達進行有源干擾仿真分析，指出了對抗采用脈沖壓縮相參雷達尋的反艦導(dǎo)彈的有源干擾技術(shù)、干擾樣式以及基本要求。

1 雷達有源干擾樣式分析

對抗導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達的有源干擾，主要包括壓制性干擾和欺騙性干擾。

有源壓制干擾通過發(fā)射高功率隨機信號，在時域、頻域或者變換域上掩蓋目標回波，破壞雷達信息獲取能力。有源壓制干擾主要表現(xiàn)形式包括寬帶噪聲干擾、窄帶阻塞干擾、掃頻干擾、梳狀譜干擾等。常規(guī)的有源欺騙干擾包括距離假目標干擾和速度假目標干擾、距離-速度聯(lián)合假目標干擾。通過在多個脈沖重復(fù)周期調(diào)制與真實目標行為類似的時延和多普勒頻率可以產(chǎn)生距離波門拖引干擾、速度波門拖引干擾以及距離-速度聯(lián)合波門拖引干擾。

現(xiàn)代新型反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達幾乎都采用基于脈沖壓縮的相參工作體制。由于脈沖壓縮相參雷達采用了脈內(nèi)或脈間相干的發(fā)射波形，其接收系統(tǒng)實際上是一個窄帶的匹配濾波器。對于傳統(tǒng)的壓制性干擾，無論寬帶噪聲干擾、窄帶阻塞干擾、掃頻干擾還是梳狀譜干擾，由于其與雷達發(fā)射波形不相干，所以經(jīng)脈沖壓縮后，噪聲能量被大部分濾除，干擾的功率利用率極低，因此傳統(tǒng)的噪聲壓制干擾對于相參雷達不能起到有效的干擾作用。

有源欺騙干擾包括相干欺騙干擾和非相干欺騙干擾。兩者的區(qū)別在于相干轉(zhuǎn)發(fā)干擾不但能復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)雷達信號的幅度和頻率，還能把雷達輻射的信號相位信息(包括脈間相位信息)進行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)。由于脈沖壓縮雷達信號波形間存在相干特征，因而對其的干擾技術(shù)研究也相應(yīng)地以相干干擾技術(shù)為主。數(shù)字射頻存儲(DRFM)技術(shù)是實現(xiàn)相干干擾的關(guān)鍵，也是欺騙干擾設(shè)備的核心部分。

對于常規(guī)的距離、速度欺騙干擾，脈沖壓縮雷達具有一定的抗干擾能力。對脈沖壓縮雷達來說，采用脈沖組快速傅里葉變換進行相參積累，可以獲得目標的多普勒信息，實現(xiàn)時間和多普勒軸上對目標信號的二維處理；若假目標的距離和速度不匹配，則由二維跟蹤可以較容易地剔除假目標。

從以上分析可知，常規(guī)的壓制干擾或者欺騙干擾，無論干擾形式相干或者非相干，其對脈沖壓縮雷達均不能起到較好的干擾效果。

針對脈沖壓縮體制雷達的信號特點以及相參雷達在時頻二維圖像上的檢測方法，設(shè)計一種靈巧噪聲+多假目標移頻干擾。該干擾形式兼具有源欺騙干擾和有源壓制干擾的優(yōu)點，其主要通過干擾機對截獲的雷達發(fā)射信號進行片段復(fù)制，并在時域里重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時在速度域上進行移頻調(diào)制，在幅度上進行近似噪聲調(diào)制，從而形成密集的假目標干擾[1-2]。

2 干擾效果及特點分析

以線性調(diào)頻信號形式為例，進行靈巧噪聲+多假目標移頻干擾的效果以及特點分析。

當脈沖壓縮信號的時寬帶寬積較大時，發(fā)射脈沖的寬度也較大。如果采用全脈沖儲存轉(zhuǎn)發(fā)，假目標至少落后于真目標回波1個脈沖寬度，這樣假目標有可能已經(jīng)不在雷達距離波門內(nèi)。即使還可以被雷達探測到，由于假目標落后于真目標太多，其干擾效果是非常有限的。同時，受信號處理硬件資源的限制，數(shù)字儲頻的存儲深度有限。所以，對于大時寬帶寬積的信號，采用間歇片段采樣直接轉(zhuǎn)發(fā)的形式為主。對大時寬帶寬積的信號存儲和輸出時序如圖1所示。

圖1的工作原理是：當截獲到大時寬雷達信號時，高保真采樣其中的一小段信號后，馬上進行處理，轉(zhuǎn)發(fā)然后再采樣，處理轉(zhuǎn)發(fā)下一段，采樣轉(zhuǎn)發(fā)分時交替工作，直到大時寬信號結(jié)束。片段采樣的信號時長可以靈活設(shè)置。

干擾機在進行片段采樣并轉(zhuǎn)發(fā)時，既可以增加移頻調(diào)制，也可以增加幅度調(diào)制。

移頻干擾是指干擾設(shè)備對接收到的雷達信號增加1個多普勒頻移量形成干擾信號后轉(zhuǎn)發(fā)出去，形成和真實目標存在一定速度差異的假目標。對于線性調(diào)頻信號來說，由于其在時間和速度上的強耦合性，形成的假目標在距離上或領(lǐng)先于匹配目標，或落后于匹配目標。具體情況取決于多普勒頻移量的正或負。

移頻干擾信號可以表示為[4-5]：

(1)

式中:T為脈寬;f0為中心頻率;fd為附加的頻移;K為頻率變化斜率，且K=B/T，B為信號瞬時帶寬。

線性調(diào)頻信號經(jīng)過匹配濾波后，輸出脈沖信號yξ(t)的包絡(luò)為:

|yξ(t)|=

0

(2)

(3)

為了起到更好的干擾效果，fd的取值不宜多大，否則一方面會造成脈壓失配嚴重，造成信號能量損失較大；另一方面也會造成頻移后距離上的位移偏大，距離欺騙干擾效果不明顯。

靈巧噪聲干擾是指兼有噪聲干擾和欺騙干擾技術(shù)特點的干擾樣式[3]。與移頻干擾相比，不是用固定信號對復(fù)制的雷達信號進行幅度調(diào)制，而是改用噪聲信號進行幅度調(diào)制后，再發(fā)射出去形成干擾信號。

該干擾信號會使雷達脈壓后的輸出產(chǎn)生許多噪聲脈沖，而這些脈沖在時間上與雷達真正的目標回波重疊并且覆蓋住目標回波。這種干擾波形雖不具有真正轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機的全部效果，但由于干擾信號與雷達發(fā)射波形相匹配，故可以消除雷達在對付噪聲干擾時所獲得的處理增益而形成有效干擾。

通過將靈巧噪聲干擾+多假目標移頻干擾的綜合使用，無論是時間域上還是多普勒域上，均會造成相參雷達無法在多假目標復(fù)雜環(huán)境中正確地識別艦船目標；同時靈巧噪聲干擾也會造成信號雜波背景的迅速抬高，從而導(dǎo)致目標信雜比的大幅降低，對雷達的檢測處理也可以造成較大的影響。

3 仿真驗證

3.1 仿真模型

雷達信號選擇線性調(diào)頻(LFM)脈沖壓縮信號，信號瞬時帶寬10 MHz，信號時寬20 μs，其仿真框圖如圖 3所示。

仿真模型中的艦船目標為點目標，干擾模型基于艦船目標的靈巧噪聲+多假目標移頻干擾形式。按照末制導(dǎo)雷達的數(shù)據(jù)處理流程進行信號處理以及干擾效果的仿真。

3.2 仿真過程

靈巧噪聲+多假目標移頻干擾中假目標的個數(shù)為4個，其中前置干擾2個，延遲干擾2個。靈巧噪聲的分布采用經(jīng)典的白噪聲分布。

(1) 艦船目標模型

隨著脈沖壓縮技術(shù)在末制導(dǎo)雷達上的廣泛應(yīng)用，雷達的距離分辨率也越來越高，艦船目標在脈壓后已具有擴展目標特性。本仿真主要是為了仿真干擾效果，所以艦船采用簡單的點目標模型。圖 4為艦船目標脈壓后的時域特征。

(2) 艦船+干擾目標模型

圖 5為艦船+干擾目標脈壓后的時域特征。圖中數(shù)字射頻存儲器(DRFM)對雷達信號的復(fù)制寬度不大于4 μs，移頻量不超過信號瞬時帶寬的10%，形成2個前置干擾，2個延遲干擾，其干擾目標距離最大不超過2.5 μs。由于采用間歇片段采樣，干擾信號在時域上能量損失較大，所以在輸出時可根據(jù)占空比適當?shù)靥岣吒蓴_的輸出功率。

(3) 相參積累結(jié)果

為了獲取回波的多普勒域(即時域)特征，在脈壓后需要進行相參積累。圖 6為艦船+干擾相參積累后的時頻域特征圖，其中相參積累脈沖數(shù)為32個。由于干擾設(shè)備和雷達設(shè)備的時序不同步，對于雷達每個脈沖重復(fù)周期來說轉(zhuǎn)發(fā)干擾脈沖的時序存在一定的差異，或者存在丟失情況，從而造成積累后多普勒域上能量存在一定程度的分散。圖 6的仿真中考慮了時序差異和脈沖丟失情況。

從圖6可以看出，艦船目標信號和干擾目標信號無論是在時域上還是多普勒域上均無法分離，造成艦船目標無法通過恒虛警檢測，最終導(dǎo)致雷達丟失目標。

4 仿真結(jié)論

通過上述分析可知，靈巧噪聲干擾+多假目標移頻干擾可對脈沖壓縮相參體制雷達產(chǎn)生較好的干擾效果。該干擾形式在設(shè)計時充分考慮了脈沖壓縮雷達的信號特點，同時又考慮到DRFM硬件的存儲能力和處理能力。通過對雷達發(fā)射脈沖進行分段采樣，增加靈巧噪聲調(diào)制和移頻調(diào)制后快速轉(zhuǎn)發(fā)，可以在艦船周圍形成類似于高密度箔條云的質(zhì)心干擾效果，直接影響到雷達目標的檢測，最終導(dǎo)致雷達丟失目標或者選擇錯誤的跟蹤點。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代新型反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達幾乎都采用基于脈沖壓縮的相參工作體制。常規(guī)的噪聲壓制干擾、掃頻干擾、梳狀譜干擾等均不能對其產(chǎn)生較好的干擾效果。相干干擾是對脈沖壓縮體制雷達實施干擾的必要條件。通常反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達發(fā)射信號寬度的設(shè)置隨其與目標的距離而變化，在遠距離時為了確保作用距離，雷達信號的時寬較大；隨著距離接近，考慮到電磁隱身效果，雷達信號時寬越來越窄。所以，在靈巧噪聲干擾+多假目標移頻干擾的使用時，應(yīng)考慮到彈目距離，同時兼顧轉(zhuǎn)發(fā)延時及雷達距離波門寬度的限制。

[1] 劉忠.基于DRFM的線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達干擾新技術(shù)[D]．長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2006．

[2] 張斌,張英波.線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達信號干擾仿真研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，31(7)：11-13.

[3] 湯禮建，黃建沖.線性調(diào)頻脈壓雷達的靈巧噪聲干擾研究[J]．電子對抗，2008(1):14-17.

[4] 顧炳永,劉榮豐,李博.抗脈沖壓縮相參雷達尋的反艦導(dǎo)彈的有源干擾研究[J].艦船電子對抗，2013，36(6):9-14.

[5] 朱燕，趙國慶.對線形調(diào)頻脈壓雷達干擾方法的研究[J].電子科技，2004(4):57-59.

ActiveJammingtoTerminalGuidanceCoherentRadarofNewAnti-shipMissile

ZHANG Jun-zhou,Li Chuan-qing

(Systems Engineering Research Institute,Beijing 10094,China)

According to the characteristics of anti-jamming technology of pulse compression coherent radar,this paper studies the jamming modes and requirements to pulse compression coherent radar,analyzes the effect and characteristic of active jamming to pulse compression coherent radar through simulation.

anti-ship missile；coherent radar；active jamming

2017-05-21

TN972.1

A

CN32-1413(2017)06-0024-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.06.005