宮 健，趙 強(qiáng)，原 慧

(1.空軍工程大學(xué),陜西 西安 710051；2.同方電子科技有限公司，江西 九江 332007； 3.解放軍93436部隊(duì)，北京 102604；4.解放軍94259部隊(duì)，山東 蓬萊 265600)

0 引 言

空襲電子戰(zhàn)中，各種編隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)結(jié)合先進(jìn)的干擾技術(shù)，在空間環(huán)境和信號(hào)環(huán)境上，都對(duì)防空雷達(dá)形成了巨大的優(yōu)勢(shì)[1-3]。每部雷達(dá)在探測(cè)跟蹤過程中，都不僅面臨旁瓣干擾，而且面臨由多平臺(tái)釋放的更加復(fù)雜多變的主瓣有源復(fù)合干擾[4-5]。相比于旁瓣干擾，主瓣干擾充分利用雷達(dá)天線的主瓣增益，并且可以有效對(duì)抗旁瓣對(duì)消(SLC)、旁瓣匿影(SLB)等抗干擾措施[6-7]。因此，針對(duì)雷達(dá)主瓣有源復(fù)合干擾，對(duì)其干擾信號(hào)建模并對(duì)其干擾效果進(jìn)行仿真分析，具有非常重要的實(shí)戰(zhàn)意義。

1 主瓣有源復(fù)合干擾模型

1.1 非相干壓制式干擾

根據(jù)噪聲對(duì)載波信號(hào)不同參數(shù)的調(diào)制，非相干壓制式干擾可分為噪聲調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相干擾。其中，噪聲調(diào)頻干擾具備干擾帶寬靈活可控的優(yōu)點(diǎn)，是最為常見的干擾，其信號(hào)模型為：

(1)

式中：Uj為噪聲調(diào)頻信號(hào)的幅度；ωj為噪聲調(diào)頻信號(hào)的中心頻率；KFM為調(diào)頻斜率；φ為[0,2π]的均勻分布。

1.2 相干壓制式干擾

相干壓制式干擾主要基于數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)實(shí)現(xiàn)，主要分為噪聲卷積和噪聲乘積兩大類。

設(shè)雷達(dá)信號(hào)為s(t)，噪聲信號(hào)為n(t)，則噪聲卷積干擾可表示為：

j(t)=s(t)?n(t)

(2)

匹配濾波處理后噪聲卷積干擾條件下輸出為：

y(t)= F-1(|S(f)|2)?p(t)+

F-1(|S(f)|2)?n(t)

(3)

式中：F-1表示逆傅里葉變換；S(f)為發(fā)射信號(hào)s(t)的傅里葉變換；F-1(|S(f)|2)為點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)；p(t)為點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)。

將卷積調(diào)制變成乘積調(diào)制，可得到噪聲乘積調(diào)制干擾模型為：

j(t)=s(t)·n(t)

(4)

1.3 有源欺騙式干擾

若干擾機(jī)對(duì)接收到的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行一次延遲轉(zhuǎn)發(fā)，即可得到單距離假目標(biāo)干擾：

j(t)=Ajs(t-τj)

(5)

式中：Aj為干擾信號(hào)的幅度；τj=2Rj/c，為干擾時(shí)延；Rj為干擾機(jī)所設(shè)置的假目標(biāo)距離。

類似地，若進(jìn)行多次延遲轉(zhuǎn)發(fā)，即可得到多距離假目標(biāo)干擾：

(6)

當(dāng)距離假目標(biāo)的時(shí)延按照一定規(guī)律周期性變化時(shí)，就可以形成距離波門拖引干擾：

j(t)=Ajs(t-τj(t))

(7)

式中：τj(t)隨時(shí)間的變化規(guī)律如下：

(8)

式中：R(t)為目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的距離隨時(shí)間的變化函數(shù)；vf為干擾進(jìn)行勻速拖引時(shí)的拖引速度；af為干擾進(jìn)行加速拖引時(shí)的拖引加速度。

速度波門拖引干擾的原理與距離拖引干擾相近，其模型可以表示為：

j(t)=Ajs(t-τr)ej2πfdj(t)t

(9)

式中：τr=2R(0)/c。

為了欺騙具有距離-速度二維信息同時(shí)檢測(cè)、跟蹤能力的雷達(dá)，必須采用距離-速度同步拖引干擾，其信號(hào)可表示為：

(10)

對(duì)比式(8)中的拖引階段，距離拖引時(shí)延函數(shù)c(t)=2vft/c或aft2/c，施加的多普勒頻率b(t)應(yīng)滿足：

(11)

2 主瓣有源復(fù)合干擾效果分析

2.1 “壓制+壓制”式復(fù)合

針對(duì)噪聲調(diào)頻與噪聲卷積調(diào)制干擾信號(hào)形成的加性復(fù)合干擾信號(hào)，以功率和檢測(cè)概率為準(zhǔn)則，仿真分析不同干擾情況下，雷達(dá)接收到的復(fù)合干擾信號(hào)的合成功率以及利用均值類恒虛警率檢測(cè)器檢測(cè)得到的真目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率，仿真結(jié)果見表1。

表1 各種干擾情況下合成功率及目標(biāo)探測(cè)概率

由表1可以看出：噪聲卷積干擾信號(hào)的功率越大，雷達(dá)接收到的復(fù)合干擾功率越大，但真目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率相差不大，這是因?yàn)榻?jīng)過匹配濾波處理后，目標(biāo)發(fā)現(xiàn)與否主要受到匹配濾波輸出值的影響，噪聲調(diào)頻干擾經(jīng)過匹配濾波后能量被分散到整個(gè)時(shí)間軸上，對(duì)恒虛警率(CFAR)參考單元的均值計(jì)算影響不大；對(duì)比3種均值類CFAR可以發(fā)現(xiàn)，在噪聲壓制式干擾條件下，單元平均(CA)-CFAR和選小(SO)-CFAR的檢測(cè)性能相似，都好于選大(GO)-CFAR的檢測(cè)性能。

2.2 “壓制+欺騙”式復(fù)合

假設(shè)雷達(dá)發(fā)射時(shí)寬為10 μs、帶寬為20 MHz的LFM信號(hào)，噪聲卷積干擾由長(zhǎng)度為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)長(zhǎng)度1/4的零均值、單位方差高斯白噪聲與發(fā)射信號(hào)卷積而得。圖1和圖2分別給出了噪聲調(diào)頻和噪聲卷積干擾與簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)發(fā)距離多假目標(biāo)干擾形成的復(fù)合干擾的時(shí)頻分布以及匹配濾波結(jié)果，其中RJ/S表示干信比。

圖1 RJ/S=3.5 dB，RJ/S=20 dB復(fù)合干擾仿真

圖2 RJ/S=3.5 dB，RJ/S=7 dB復(fù)合干擾仿真

由圖1(a)和圖2(a)可以看出，噪聲調(diào)頻干擾的能量均勻分布在整個(gè)時(shí)頻平面內(nèi)，而噪聲卷積干擾的能量集中分布在雷達(dá)發(fā)射信號(hào)時(shí)頻曲線附近的某一帶狀范圍內(nèi)，即噪聲卷積干擾基本沒有能量泄漏。因此，在相似的壓制干擾效果條件下，噪聲卷積干擾需要的能量更少(如圖1(b)和2(b))。

2.3 “欺騙+欺騙”式復(fù)合

“欺騙+欺騙”式復(fù)合，即雷達(dá)同時(shí)接收到2種或2種以上欺騙式干擾信號(hào)，設(shè)置與上文相同的仿真條件，仿真“欺騙+欺騙”式復(fù)合干擾的效果，如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 “欺騙+欺騙”式復(fù)合干擾效果1

圖4 “欺騙+欺騙”式復(fù)合干擾效果2

由仿真結(jié)果可以看出，通過一定的參數(shù)控制，“欺騙+欺騙”式復(fù)合干擾既可以形成壓制干擾效果(如圖3所示)，又可以形成多假目標(biāo)欺騙干擾效果(如圖4所示)。當(dāng)用于自衛(wèi)式干擾時(shí)，針對(duì)雷達(dá)跟蹤階段，還可與拖引干擾復(fù)合，達(dá)到“隱真示假”的干擾目的(如圖5所示)。

圖5 “欺騙+欺騙”式復(fù)合干擾效果3

3 結(jié)束語

本文研究了雷達(dá)主瓣有源復(fù)合干擾問題，從信號(hào)樣式上，建立了非相干壓制式干擾、相干壓制式干擾和有源欺騙式干擾3種復(fù)合干擾的信號(hào)模型，并仿真分析了“壓制+壓制”式復(fù)合、“壓制+欺騙”式復(fù)合和“欺騙+欺騙”式復(fù)合3種典型的復(fù)合干擾效果，在軍事電子對(duì)抗領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。