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        基本間歇采樣干擾樣式應(yīng)用研究

        2015-03-03 02:37:24李圣衍
        航天電子對(duì)抗 2015年6期

        李圣衍,郭 波

        (南京電子技術(shù)研究所,江蘇 南京 210039)

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        基本間歇采樣干擾樣式應(yīng)用研究

        李圣衍,郭波

        (南京電子技術(shù)研究所,江蘇 南京 210039)

        摘要:由于機(jī)載、導(dǎo)彈載平臺(tái)空間所限,干擾機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)收發(fā)射同時(shí),針對(duì)大時(shí)寬帶寬信號(hào)的干擾是一個(gè)難題。首先介紹間歇采樣干擾原理,并對(duì)兩種基本的間歇采樣干擾進(jìn)行仿真研究,提出在自衛(wèi)干擾條件下,采用循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣干擾是比較好的干擾樣式,最后介紹了在外場(chǎng)驗(yàn)證的情況。

        關(guān)鍵詞:間歇采樣;收發(fā)隔離;循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)

        0引言

        隨著高速數(shù)字電路與信號(hào)處理技術(shù)在電子戰(zhàn)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)技術(shù)成為對(duì)抗相干雷達(dá)的重要手段。究其原理,基于DRFM的相干轉(zhuǎn)發(fā)干擾在數(shù)學(xué)上其實(shí)就是對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行不失真采樣、經(jīng)過(guò)一定處理后再恢復(fù)為模擬信號(hào)的過(guò)程。為了保持信號(hào)的相干性,要求干擾機(jī)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的采樣頻率必須滿(mǎn)足Nyquist采樣定律。另一方面,在工程實(shí)現(xiàn)上,一般需要干擾機(jī)采用收發(fā)隔離的兩個(gè)天線(xiàn)同時(shí)工作,以期盡快地把轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號(hào)輻射出去,特別是在自衛(wèi)干擾狀態(tài)下,如果干擾信號(hào)落后回波較多延時(shí),則干擾很容易被剔除掉,所以干擾機(jī)的收發(fā)天線(xiàn)應(yīng)盡可能做到同時(shí)工作。但在諸如彈載、機(jī)載等很多應(yīng)用場(chǎng)合,受到平臺(tái)的限制,收發(fā)同時(shí)工作是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)這種情況,采用間歇采樣干擾是一種較好的干擾手段[1-3]。

        1數(shù)學(xué)模型

        針對(duì)天線(xiàn)收發(fā)分時(shí)體制,通過(guò)對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行低速的間歇采樣,利用脈壓雷達(dá)的匹配濾波特性,就可以產(chǎn)生相干假目標(biāo)串的干擾效果?;镜拈g歇采樣干擾樣式為單次轉(zhuǎn)發(fā)方式,其轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)序如圖1所示。

        圖1 單次轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣

        利用基本的間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾樣式,通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)的處理,可以產(chǎn)生變化的間歇采樣樣式,其中循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣就是一種變化的樣式,轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)序如圖2所示。利用該樣式可以在雷達(dá)上產(chǎn)生不同的干擾效果,數(shù)學(xué)推導(dǎo)如下:

        圖2 循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣

        設(shè)周期方波信號(hào)的脈寬為τ,周期為2τ,關(guān)于原點(diǎn)左右對(duì)稱(chēng)

        (1)

        其頻譜為:

        (2)

        (3)

        完整的雷達(dá)信號(hào)設(shè)為s(t),其時(shí)間起始為0,信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻譜為S(f),在偵收窗與干擾窗時(shí)長(zhǎng)均為τ的情況下,對(duì)信號(hào)間歇采樣并延時(shí)疊加的數(shù)學(xué)表達(dá)為:

        (4)

        SJam的頻譜為:

        (5)

        當(dāng)M=0時(shí),

        (6)

        為單次轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣干擾的一般信號(hào)形式,當(dāng)M≠0時(shí),SJam為循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣干擾的一般信號(hào)形式。

        上述推導(dǎo)針對(duì)一般信號(hào),對(duì)于LFM信號(hào),其間歇采樣干擾的匹配濾波響應(yīng)推導(dǎo)如下:

        假設(shè)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)為:

        (7)

        其匹配濾波器響應(yīng)為:

        (8)

        則線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)匹配濾波結(jié)果為:

        (9)

        對(duì)其求模,得:

        (10)

        圖3 間歇采樣信號(hào)示意圖

        圖4 各級(jí)yn(t)的關(guān)系

        根據(jù)上述推導(dǎo)和仿真分析,間歇采樣干擾信號(hào)通過(guò)匹配濾波器后,有可能形成一個(gè)幅度由間歇采樣波門(mén)脈寬和重復(fù)周期決定的逼真假目標(biāo),稱(chēng)之為主假目標(biāo),同時(shí)在主假目標(biāo)兩側(cè)形成逼真次假目標(biāo)群,但單次轉(zhuǎn)發(fā)和循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)具有不同的效果。

        2仿真分析

        仿真條件為:PRI=1.32 ms,PW=100 μs,BW=2 MHz,間隙采樣時(shí)間分別為2.5、5、8 μs,加固定的多普勒頻移fd,采用單次轉(zhuǎn)發(fā)方式。脈壓結(jié)果如圖5~7所示。

        圖5 2.5μs采樣脈壓

        圖6 5μs采樣脈壓

        圖7 8μs采樣脈壓

        脈沖期間采用單次轉(zhuǎn)發(fā)方式,在脈沖結(jié)束后,對(duì)間歇采樣的所有子脈沖采用密集假目標(biāo)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),仿真條件如下:PRI=1.32ms,PW=100μs,BW=2MHz,采樣時(shí)間2μs,轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間2μs,固定fd=100kHz,干擾時(shí)間=300μs,假目標(biāo)間隔=16μs。仿真結(jié)果如圖8所示。

        圖8 單次轉(zhuǎn)發(fā)+密假時(shí)頻圖

        從圖8可知,采用上述方式形成的假目標(biāo),明顯分為兩部分,第1部分為脈沖持續(xù)期間形成的假目標(biāo),在自衛(wèi)干擾狀態(tài)下,目標(biāo)回波亦處于該階段。第2部分為脈沖結(jié)束形成的假目標(biāo),兩者之間有較大的空隙,這種干擾信號(hào)的干擾效果較差。

        在脈沖期間采用循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)方式,脈沖結(jié)束后仍采用密集假目標(biāo)方式,則可較好地解決該問(wèn)題。仿真條件如下: PRI=1.32ms,PW=100μs,BW=2MHz。以間歇采樣加循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行干擾。采樣周期10μs,干擾周期20μs,干擾300μs,目標(biāo)位置100×103km。仿真結(jié)果如圖9~10所示。從圖中可以看出采用循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)方式,產(chǎn)生的假目標(biāo)沒(méi)有明顯的空隙。

        圖9 5μs采樣循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假

        圖10 10μs采樣循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假

        3試驗(yàn)結(jié)果

        利用DRFM硬件平臺(tái)產(chǎn)生間歇干擾,在外場(chǎng)開(kāi)展和雷達(dá)的對(duì)接試驗(yàn),取得較好的效果。圖11~12為某雷達(dá)在接收通道中錄取干擾信號(hào)實(shí)際處理的結(jié)果,從脈壓結(jié)果可以看出,單次轉(zhuǎn)發(fā)+密假方式下,脈沖持續(xù)期間的假目標(biāo)和脈沖結(jié)束后的假目標(biāo)有較大間隔,而在循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假方式下,脈沖持續(xù)期間的假目標(biāo)和脈沖結(jié)束后的假目標(biāo)有基本沒(méi)有間隔,干擾效果較好,基本和上述仿真結(jié)果相同。

        圖11 循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假脈壓結(jié)果

        圖12 單次轉(zhuǎn)發(fā)+密假脈壓結(jié)果

        4結(jié)束語(yǔ)

        間歇采樣干擾是一種新型的干擾樣式,在機(jī)載和彈載突防時(shí)具有較好的應(yīng)用前景。這主要得益于該樣式對(duì)雷達(dá)的參數(shù)要求不高,同時(shí)能夠達(dá)到相干干擾的效果。本文比較了兩種典型的間歇轉(zhuǎn)發(fā)方式的干擾效果,并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。間歇采樣還有較多的變種,每種變種均有不同的特性。針對(duì)間歇采樣干擾,雷達(dá)相應(yīng)的對(duì)抗措施包括窄脈沖識(shí)別、掩護(hù)脈沖等,后續(xù)還將有針對(duì)性地開(kāi)展相關(guān)研究工作,以提高間歇采樣干擾的有效性?!?/p>

        參考文獻(xiàn):

        [1]王雪松,劉建成,張文明,等.間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾的數(shù)學(xué)原理[J].中國(guó)科學(xué)E輯:信息科學(xué),2006,36(8):891-901.

        [2]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.

        [3]賈鑫,胡華超,吳金亮,等.SAR二維間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾研究[J]. 航天電子對(duì)抗,2011,27(5):29-31.

        Application research of typical interrupted-sampling jamming mode

        Li Shengyan, Guo bo

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

        Abstract:Due to the plane and missile platform's limited space,a jammer cannot implement receiving and transmitting at the same time.The jamming for the signal of big time-band and broad-band is difficault.Firstly,the theory of interrupted-sampling jamming is introduced, and two basal interrupted-sampling jamming are simulated, It is put forward that the circle-repeated interrupted-sampling jamming is a better jamming mode.Finally,the thing of outfield validation is introduced.

        Key words:interrupted-sampling;receiving and transmitting seclusion;circle-repeater

        中圖分類(lèi)號(hào):TN972

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        作者簡(jiǎn)介:李圣衍(1973-),男,高工,主要從事電子對(duì)抗系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

        收稿日期:2015-07-13;2015-10-15修回。

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