賀方君，劉學(xué)龍，王 鵬，費(fèi)曰振，李 宇

（中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南洛陽(yáng)471000）

0 引言

密集假目標(biāo)干擾技術(shù)是遠(yuǎn)距離支援干擾中的重要方法，是為了在有限干擾功率的基礎(chǔ)上，利用假目標(biāo)干擾技術(shù)擴(kuò)大雷達(dá)的壓制距離。然而，雷達(dá)干擾作戰(zhàn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)干擾機(jī)采集到的雷達(dá)信號(hào)難以與雷達(dá)信號(hào)相匹配，因此，有必要研究信號(hào)失配情況下的密集假目標(biāo)干擾效果，為雷達(dá)對(duì)抗訓(xùn)練中的密集假目標(biāo)干擾效果評(píng)估提供依據(jù)。

1 密集假目標(biāo)干擾機(jī)理分析

密集假目標(biāo)干擾的基本思路是：1）采用與雷達(dá)信號(hào)相同的干擾信號(hào)，以使干擾信號(hào)與雷達(dá)接收機(jī)良好匹配，使干擾獲取雷達(dá)脈壓措施等信號(hào)處理增益；2）采用多個(gè)周期與雷達(dá)信號(hào)同步的信號(hào)，獲取雷達(dá)的積累增益，并避免雷達(dá)抗異步干擾電路對(duì)干擾信號(hào)的濾除；3）在能量上滿足雷達(dá)檢測(cè)需求，同時(shí)控制假目標(biāo)密度，防止雷達(dá)恒虛警（CFAR）對(duì)干擾信號(hào)的濾除。通過(guò)上述技術(shù)途徑，在雷達(dá)終端形成大量的干擾假目標(biāo)，達(dá)到掩蓋、擾亂真實(shí)目標(biāo)的目的[1]。

密集假目標(biāo)干擾信號(hào)產(chǎn)生的原理如圖1所示，是在寬帶數(shù)字射頻存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)硬件數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)接收到的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行高速的多抽頭數(shù)字延時(shí)，以形成相參的高密度假目標(biāo)信號(hào)。

圖1 密集假目標(biāo)干擾信號(hào)原理框圖

當(dāng)假目標(biāo)干擾系統(tǒng)接收到雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)以后，先將其輸入低通濾波器以濾除無(wú)用的信號(hào)；然后進(jìn)行多比特A/D量化產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)；將數(shù)據(jù)分路后送給數(shù)據(jù)運(yùn)算器（DSP）；數(shù)據(jù)運(yùn)算器完成對(duì)采樣數(shù)據(jù)的多抽頭數(shù)字延時(shí)相加并將數(shù)據(jù)存于隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中。其后，數(shù)據(jù)合路器將運(yùn)算后的數(shù)據(jù)還原為高速數(shù)字流；D/A將數(shù)字信號(hào)還原為模擬信號(hào)；輸出低通濾波器濾除時(shí)鐘雜散和高次諧波信號(hào)并輸出；時(shí)序控制器用于控制各部分的時(shí)鐘及同步關(guān)系。

2 中心頻率失配對(duì)干擾效果的影響分析

干擾機(jī)要達(dá)到對(duì)雷達(dá)的有效干擾，首先要使干擾信號(hào)的頻率與雷達(dá)信號(hào)的頻率一致，才能使得干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，起到干擾雷達(dá)的作用[2]。在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中，變頻抗干擾是雷達(dá)的一項(xiàng)主要抗干擾技術(shù)，當(dāng)雷達(dá)干擾機(jī)無(wú)法做到跟蹤雷達(dá)載頻快速變頻時(shí)，必然會(huì)存在載頻失配問(wèn)題。當(dāng)干擾機(jī)發(fā)射的假目標(biāo)信號(hào)與雷達(dá)載頻失配時(shí)，根據(jù)雷達(dá)接收機(jī)帶通濾波特性，假目標(biāo)幅度減小。

設(shè)雷達(dá)接收機(jī)的高頻和中頻部分總的通頻帶BRI取為最佳帶寬Bopt，考慮到回波信號(hào)頻率的漂移，帶寬增加一個(gè)定值Δfx，所以有：

式中，Δfx對(duì)有自動(dòng)頻率控制的接收機(jī)通常取剩余失諧的2倍，其值一般為0.1～0.5 MHz。

假設(shè)雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)線性調(diào)頻帶寬是1 MHz，雷達(dá)接收機(jī)帶寬為1.2 MHz，雷達(dá)中頻為10 MHz，假目標(biāo)干擾信號(hào)中心頻率偏移雷達(dá)信號(hào)中心頻率Δfj，則假目標(biāo)信號(hào)經(jīng)巴特渥斯濾波器后，能量衰減情況如圖2所示，當(dāng)假目標(biāo)載頻偏離雷達(dá)中心頻率5 MHz時(shí)，經(jīng)濾波后，假目標(biāo)幅度衰減25 dB，偏離10 MHz時(shí)，衰減37 dB。

圖2 假目標(biāo)干擾信號(hào)經(jīng)巴特渥斯濾波器能量衰減圖

通過(guò)以上分析可知，假目標(biāo)干擾信號(hào)與雷達(dá)中心頻率的偏差，會(huì)影響雷達(dá)接收多假目標(biāo)干擾信號(hào)的幅度，假目標(biāo)信號(hào)經(jīng)濾波后會(huì)有較大能量損失，從而降低了多假目標(biāo)的干擾效果。根據(jù)雷達(dá)檢測(cè)特性，假目標(biāo)能量的損失將表現(xiàn)在雷達(dá)檢測(cè)到假目標(biāo)概率的降低，最終體現(xiàn)在雷達(dá)屏幕上假目標(biāo)點(diǎn)跡減少。由于雷達(dá)的接收機(jī)靈敏度高，如果假目標(biāo)干擾的功率足夠大，則在載頻失配情況下，仍會(huì)對(duì)雷達(dá)形成一定干擾效果[3]。

頻率失配對(duì)干擾效果的影響如圖3所示，圖3(a)為干擾信號(hào)與雷達(dá)中心頻率對(duì)準(zhǔn)時(shí)的干擾效果，圖3(b)為干擾信號(hào)與雷達(dá)中心頻率偏差5 MHz時(shí)的干擾效果，圖3(c)為干擾信號(hào)與雷達(dá)中心頻率偏差10 MHz時(shí)的干擾效果。

圖3 密集假目標(biāo)干擾信號(hào)與雷達(dá)頻率失配時(shí)干擾效果

3 脈寬、帶寬失配對(duì)干擾效果的影響分析

由雷達(dá)的信號(hào)處理過(guò)程可以知道，雷達(dá)信號(hào)的時(shí)寬帶寬積是一定的，即信號(hào)處理后信號(hào)的壓縮比是一定的，只有在匹配濾波時(shí)才能得到最大信噪比。實(shí)際作戰(zhàn)中，敵方雷達(dá)的信息是未知的，干擾機(jī)往往無(wú)法得到對(duì)雷達(dá)信號(hào)的良好采樣，干擾信號(hào)在脈沖寬度和帶寬上與雷達(dá)信號(hào)會(huì)存在差別，差別的大小將影響其對(duì)雷達(dá)的干擾效果[4]。

3.1 脈寬失配分析

假設(shè)干擾機(jī)偵收到雷達(dá)的線性調(diào)頻信號(hào)脈沖寬度為35 μs，調(diào)頻帶寬為7 MHz，干擾機(jī)假目標(biāo)采樣與雷達(dá)完全匹配，并轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)雷達(dá)實(shí)施假目標(biāo)干擾，假設(shè)雷達(dá)接收到的假目標(biāo)干擾信號(hào)的幅度為1 V，雷達(dá)系統(tǒng)噪聲的幅度為0.1 V，線性調(diào)頻信號(hào)＋噪聲的脈沖壓縮（匹配濾波）仿真圖如圖4所示，由匹配濾波的原理可知當(dāng)信號(hào)匹配濾波時(shí)可得到最大信噪比，此時(shí)信噪比為19 dB。

圖4 匹配濾波時(shí)的脈沖壓縮圖

但實(shí)際作戰(zhàn)中，當(dāng)雷達(dá)干擾機(jī)偵到的雷達(dá)信號(hào)較弱時(shí)，干擾機(jī)采樣信號(hào)將與雷達(dá)在脈寬上失配，假設(shè)干擾機(jī)只能偵收到一半脈寬就進(jìn)行假目標(biāo)干擾，此時(shí)雷達(dá)接收到假目標(biāo)干擾信號(hào)的幅度為1 V，此時(shí)的假目標(biāo)信號(hào)經(jīng)過(guò)雷達(dá)接收機(jī)及脈沖壓縮的仿真效果如圖5所示。

圖5 半脈寬時(shí)濾波的脈沖壓縮圖

從圖5的左半部分可以看出，脈寬不匹配時(shí)，經(jīng)濾波處理后，表現(xiàn)出2個(gè)特征，一是脈壓后的信號(hào)幅度是匹配濾波時(shí)的一半，此時(shí)信噪比為16.1 dB，信噪比與匹配濾波時(shí)相比降低了2.9 dB；二是濾波輸出的信號(hào)被展寬，且信號(hào)兩邊出現(xiàn)的副瓣明顯高于脈寬匹配時(shí)輸出波形。

圖6是干擾機(jī)假目標(biāo)采樣信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)不同脈沖寬度失配條件下，雷達(dá)接收到假目標(biāo)信號(hào)的脈沖壓縮效果圖?？梢钥闯雒}沖壓縮后的信號(hào)幅度與干擾機(jī)假目標(biāo)干擾信號(hào)脈沖寬度匹配程度成正比。

圖6 不同脈沖寬度濾波輸出信號(hào)幅度圖

通過(guò)以上的分析可知，當(dāng)假目標(biāo)干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)在脈寬上失配時(shí)，經(jīng)雷達(dá)接收機(jī)匹配濾波處理后，假目標(biāo)幅度將明顯小于脈寬匹配條件下的幅度，假目標(biāo)信噪比降低，所以假目標(biāo)干擾效果表現(xiàn)出進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的假目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)量減少。但是，如果雷達(dá)檢測(cè)門限過(guò)低，假目標(biāo)兩邊的副瓣信號(hào)也會(huì)通過(guò)雷達(dá)檢測(cè)門限，則在雷達(dá)上會(huì)表現(xiàn)為假目標(biāo)數(shù)量比匹配時(shí)更多。

圖7是某雷達(dá)以脈寬64 μs工作時(shí)，干擾機(jī)分別以64 μs、16 μs脈寬實(shí)施假目標(biāo)干擾的圖像，圖 7（a）是干擾機(jī)發(fā)射64 μs脈寬干擾信號(hào)的圖像，此時(shí)為脈寬匹配干擾；圖7（b）是干擾機(jī)發(fā)射16 μs脈寬干擾信號(hào)的圖像，脈寬失配?？梢钥闯?，在脈寬失配的情況下，假目標(biāo)信噪比有了明顯降低，表現(xiàn)為假目標(biāo)點(diǎn)數(shù)變少。

圖7 干擾信號(hào)脈寬與雷達(dá)失配時(shí)的干擾效果

3.2 帶寬失配分析

當(dāng)雷達(dá)干擾機(jī)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的良好采樣時(shí)，不僅存在脈寬上的失配，同時(shí)也會(huì)存在調(diào)制信號(hào)帶寬上的失配。

雷達(dá)工作帶寬與假目標(biāo)干擾信號(hào)帶寬示意圖如圖8所示。

圖8 干擾信號(hào)帶寬與雷達(dá)信號(hào)帶寬偏差圖

圖8中的雷達(dá)工作帶寬是固定的，且為7 MHz，如果干擾機(jī)偵收到的雷達(dá)信號(hào)較弱，則干擾機(jī)假目標(biāo)采樣信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)失配，調(diào)制帶寬為6 MHz，干擾機(jī)發(fā)射一個(gè)調(diào)制帶寬為6 MHz干擾信號(hào)。

設(shè)干擾信號(hào)與雷達(dá)工作頻率中心一致，當(dāng)干擾機(jī)偵收雷達(dá)信號(hào)太小或太強(qiáng)時(shí)，干擾機(jī)發(fā)射的假目標(biāo)信號(hào)調(diào)頻帶寬分別為6 MHz和10 MHz，脈沖寬度均為35 μs，經(jīng)雷達(dá)接收機(jī)接收并放大后干擾信號(hào)的幅度為1 V。雷達(dá)工作帶寬為7 MHz（即信號(hào)帶寬），脈寬為35 μs，系統(tǒng)噪聲幅度為0.1 V，干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)雷達(dá)接收機(jī)濾波及信號(hào)處理脈壓后的仿真圖如圖9～11所示[5]。

圖9是與雷達(dá)信號(hào)相匹配的假目標(biāo)干擾信號(hào)加噪聲脈壓效果圖，信噪比為19 dB。圖10是調(diào)頻帶寬為6 MHz假目標(biāo)信號(hào)失配濾波輸出，信噪比為12.8 dB。圖11是調(diào)頻帶寬為10 MHz假目標(biāo)信號(hào)失配濾波輸出，信噪比為11.5 dB。調(diào)頻帶寬為6 MHz的假目標(biāo)信號(hào)脈壓后信噪比較匹配濾波降低了6.2 dB，調(diào)頻帶寬為10 MHz的假目標(biāo)信號(hào)脈壓后信噪比較匹配濾波降低了7.5 dB，因此可以看出，帶寬失配越大，脈壓的損失也越大，同時(shí)脈寬展寬。

圖12是不同帶寬的干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)雷達(dá)接收機(jī)及信號(hào)處理脈沖壓縮后的輸出損失圖?？梢钥闯霾煌瑤挼母蓴_信號(hào)脈沖壓縮后的信號(hào)損失在偏離雷達(dá)工作帶寬1.2 MHz內(nèi)的變化比較明顯，達(dá)到了8 dB；當(dāng)干擾信號(hào)偏離雷達(dá)工作帶寬4 MHz時(shí)，達(dá)到9.3 dB。

圖13是某雷達(dá)以調(diào)頻帶寬5 MHz工作時(shí)，干擾機(jī)分別以5 MHz、1 MHz的調(diào)制信號(hào)脈寬實(shí)施假目標(biāo)干擾的P顯圖像。圖13（a）是干擾機(jī)發(fā)射5 MHz調(diào)制脈寬干擾信號(hào)的圖像，此時(shí)為脈寬匹配干擾。圖13（b）是干擾機(jī)發(fā)射1 MHz調(diào)制帶寬干擾信號(hào)的圖像，帶寬失配?？梢钥闯觯趲捠涞那闆r下，假目標(biāo)信噪比有了明顯降低，表現(xiàn)為假目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)量變少，與仿真結(jié)果相符。

圖9 與雷達(dá)信號(hào)相匹配的假目標(biāo)干擾信號(hào)脈壓圖

圖10 6 MHz調(diào)頻帶寬假目標(biāo)干擾信號(hào)脈壓圖

圖12 不同調(diào)頻帶寬信號(hào)濾波輸出信號(hào)幅度圖

圖13 干擾信號(hào)調(diào)制帶寬與雷達(dá)失配時(shí)的干擾效果

通過(guò)以上的分析可知，干擾機(jī)在產(chǎn)生假目標(biāo)干擾信號(hào)時(shí)，其脈內(nèi)調(diào)制參數(shù)很重要，干擾信號(hào)在中心頻率和脈沖寬度與雷達(dá)參數(shù)一致時(shí)，信號(hào)的調(diào)制帶寬對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)入雷達(dá)的能量影響較大。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)干擾機(jī)采集的雷達(dá)信號(hào)與真實(shí)雷達(dá)信號(hào)存在失配的現(xiàn)象，分別分析了中心頻率、脈寬和帶寬失配對(duì)密集假目標(biāo)干擾的效果影響，通過(guò)仿真分析和實(shí)裝驗(yàn)證表明，信號(hào)失配程度越大，密集假目標(biāo)效果越差，因此，在作戰(zhàn)和訓(xùn)練中，應(yīng)充分考慮干擾機(jī)偵察雷達(dá)信號(hào)的頻率、帶寬和脈寬精度，確保發(fā)揮干擾機(jī)的最大效能?！?/p>