王玉軍* 朱麗莉 蔣 磊

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LFM雷達(dá)移頻干擾特征的消隱方法研究

王玉軍朱麗莉 蔣 磊

(空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院 西安 710077)

移頻干擾是對抗LFM雷達(dá)的一種有效干擾方法，然而常規(guī)移頻干擾的載波頻偏特征可能被用來識別干擾信號，為此，該文提出一種新的干擾特征消隱方法。為了隱藏或者消除這個載波頻偏，新方法將對干擾信號的脈寬進(jìn)行一定的截短。此外，新方法還可以通過打亂載波頻偏與干擾信號移頻量的原有換算關(guān)系來破壞雷達(dá)對干擾信號的識別。和傳統(tǒng)干擾信號相比，新方法在脈寬上將和目標(biāo)回波有失配，但是這個失配損失是可以接受的。理論分析和仿真結(jié)果證明了該方法的正確性和有效性。

線性調(diào)頻；移頻干擾；干擾識別；脈沖壓縮

1 引言

線性調(diào)頻(Linear Frequency Modulation, LFM)信號是脈沖壓縮雷達(dá)廣泛采用的信號形式之一，具有大的時寬和帶寬，通過接收時進(jìn)行相干處理，解決了雷達(dá)作用距離與距離分辨率之間的矛盾，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。常規(guī)的噪聲干擾需要很高的干擾功率才能起到干擾效果，因此針對LFM雷達(dá)的干擾主要還是集中在相干干擾方法上。移頻干擾是對LFM雷達(dá)較有效的干擾方法之一，由于LFM信號在距離和速度之間存在著強(qiáng)耦合，當(dāng)信號附加一個多普勒頻移時，匹配濾波器輸出信號的主峰位置將發(fā)生一個偏移，或超前或滯后。因此對接收到的LFM信號進(jìn)行移頻然后再轉(zhuǎn)發(fā)出去，能產(chǎn)生較好的干擾效果，這成為LFM雷達(dá)對抗研究的熱點(diǎn)之一，并取得了一些成果。

然而移頻干擾產(chǎn)生假目標(biāo)的同時，相應(yīng)的在匹配濾波器輸出信號的中心載頻上會產(chǎn)生一個頻移，這個頻移作為干擾特征被雷達(dá)方用來識別干擾信號，這大大降低了移頻干擾的效果。為了防止干擾特征被檢測，可以減小移頻量，當(dāng)移頻量小于雷達(dá)測頻分辨率時，雷達(dá)方就無法檢測到這一特征，然而這限制了移頻干擾的使用范圍，比如干擾機(jī)用于自衛(wèi)干擾時，移頻量如果不足夠大，則起不到拖距干擾效果甚至成為靶標(biāo)。文獻(xiàn)[7]提出了階梯波移頻、線性函數(shù)移頻等改進(jìn)的移頻干擾方法，其主要思想是在干擾期間引進(jìn)多個干擾特征或者使干擾特征產(chǎn)生變化，每個特征只持續(xù)很短的時間，從而造成雷達(dá)方對干擾特征的檢測困難，在多假目標(biāo)干擾和壓制干擾上取得較好的干擾效果。但是這些干擾方法改變了干擾樣式，并未回答之前的問題，即固定移頻干擾特征如何隱藏。為了找到解決辦法，本文引入脈沖寬度失配的概念，在移頻和脈寬截短的情況下，重新推導(dǎo)了干擾信號經(jīng)過匹配濾波輸出的數(shù)學(xué)公式，給出了輸出信號中心頻率的變化規(guī)律，找到了隱藏或改變移頻干擾特征的方法，理論推導(dǎo)和計算機(jī)仿真都證明了方法的正確性。

2 移頻干擾及其特征

LFM信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(2)

設(shè)移頻干擾為

(4)

則干擾信號經(jīng)匹配濾波器后的輸出為

3 移頻干擾特征的隱藏

圖1 脈沖截斷移頻干擾

此時干擾信號可以表示為

則匹配濾波器輸出為

由式(7)可以看出，經(jīng)過截短的移頻干擾信號在匹配濾波器輸出后需要用分段函數(shù)表示，匹配濾波器的輸出信號中心頻率是分段變化的，令=+,，則圖2是匹配濾波輸出信號的瞬時頻率示意圖。

圖3是峰值中心頻率隨的變化規(guī)律示意圖，可以看出幾個關(guān)鍵的值，分別用,和(t3, f2)表示。其中，, , ,,。

圖3 干擾信號經(jīng)匹配濾波器輸出的中心頻率隨變化圖

4 仿真驗(yàn)證

仿真內(nèi)容主要是對比常規(guī)移頻干擾和特征消隱干擾的匹配濾波輸出波形和中心頻率，觀察干擾特征的消隱。雷達(dá)參數(shù)選擇：載頻，調(diào)頻帶寬，脈沖寬度。干擾參數(shù)見表1。

表1干擾參數(shù)選擇

干擾樣式移頻量(MHz)脈寬截短()輸入干信比 (dB) 常規(guī)移頻干擾2000 特征消隱干擾12040

圖4(a)是常規(guī)移頻干擾和目標(biāo)回波的匹配濾波輸出，移頻干擾產(chǎn)生一個前移假目標(biāo)，圖4(b)是常規(guī)移頻匹配濾波輸出的頻譜，可以看到，中心頻率較有一個的偏移，這就是常規(guī)移頻干擾的特征，需要說明的是，此處頻譜不是一根譜線而展寬的原因是時域數(shù)據(jù)只取了脈沖壓縮后的主峰造成的。從表1可以看出，特征消隱干擾與常規(guī)移頻干擾相比，只是在脈沖尾端截短一段，且滿足，此時，常規(guī)移頻干擾和特征消隱干擾假目標(biāo)出現(xiàn)的位置應(yīng)該相同，而特征隱藏干擾的匹配濾波器輸出的中心頻率還是。圖4(c)是特征消隱移頻干擾的匹配濾波輸出，和常規(guī)移頻干擾相比，假目標(biāo)位置相同，符合理論分析。圖4(d)是特征消隱干擾的匹配濾波輸出頻譜，中心頻率為，消除了干擾特征，使得被干擾方無法通過干擾特征反推真實(shí)目標(biāo)的位置。

5 結(jié)論

移頻干擾是對抗LFM雷達(dá)的一種有效干擾方法，但是移頻干擾特征的存在使得干擾效果大打折 扣。為了解決此問題，本文提出了一種特征消隱方法。首先推導(dǎo)了頻率失配和脈寬失配情況下，匹配濾波的輸出數(shù)學(xué)公式，找到特征消隱的途徑，并給出了特征消隱干擾的幾個重要結(jié)論。為了驗(yàn)證本文所提方法，文中進(jìn)行了計算機(jī)仿真，結(jié)果證明，本文所提方法是正確有效的，并且實(shí)現(xiàn)簡單。

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The Study on Characteristic Blanking Technique in Frequency Shifting Jamming for LFM Radar

Wang Yu-jun Zhu li-li Jiang Lei

(Institute of Information & Navigation, Air Force Engineering University, Xi’an 710077, China)

Shift-frequency jamming is an effective jamming to the Linear Frequency Modulation (LFM) radar. However, the feature of carrier frequency offset of the traditional shift-frequency jamming may be used to identify the jamming signal. So a new method is proposed to hide or subtract the feature of the traditional shift-frequency jamming in this paper. For the purpose of hiding or subtracting the carrier frequency offset, the pulse width of jamming signal will be truncated with a proper magnitude. Furthermore, the new method can also disturb original conversion relationship between carrier frequency offset and the frequency shifting of the jamming signal to reduce the ability of identifying false target. Compared with the traditional shift-frequency jamming, the new method has pulse width mismatch between the jamming signal and the echo. But the loss of the mismatch is acceptable. The new method is testified with the theory analysis and simulation results.

Linear frequency-modulation; Frequency-shifting jamming; Jamming identify; Pulse compressing

TN974

A

2095-283X(2012)04-0420-06

10.3724/SP.J.1300.2012.20075

王玉軍(1976-)，男，山東平原，博士，西安電子科技大學(xué)，講師，空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院電子對抗教研室，研究方向?yàn)槔走_(dá)對抗、電子戰(zhàn)信號處理。

朱麗莉(1978-)，女，講師，研究方向?yàn)槔走_(dá)對抗、雷達(dá)隱身與反隱身。

蔣 磊(1974-)，男，副教授，研究方向?yàn)橥ㄐ艑?、電子?zhàn)信號處理。

2012-10-15收到，2012-12-12改回；2012-12-19網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版

陜西省電子信息綜合集成重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(201104Y07)資助課題

王玉軍 wyj029@126.com