費曰振，劉洪亮，賀方君，谷加臣

（洛陽電子裝備試驗中心，河南洛陽471003）

0 引言

現(xiàn)代雷達(dá)為了提高其抗干擾能力，往往設(shè)計了較為復(fù)雜的工作波形，包括頻率捷變、頻率分集、射頻掩護(hù)、重頻參差等，其中射頻掩護(hù)信號是具有欺騙性的射頻脈沖信號，用于保護(hù)雷達(dá)真實工作頻率。射頻掩護(hù)信號通常包含1個工作脈沖和1個或2個掩護(hù)脈沖，掩護(hù)脈沖用于誘導(dǎo)干擾機(jī)的偵測系統(tǒng)，使干擾信號頻率鎖定在掩護(hù)脈沖信號頻率上；而工作脈沖用于對目標(biāo)進(jìn)行探測和跟蹤，該信號在頻域和時域上與掩護(hù)脈沖信號錯開，使干擾信號進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的有效功率大幅降低，以達(dá)到抗干擾效果。

試驗結(jié)果表明，雷達(dá)采取射頻掩護(hù)措施后，轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)很難對雷達(dá)產(chǎn)生有效的同步干擾效果。針對該問題，本文從分析射頻掩護(hù)信號波形入手，研究了射頻掩護(hù)信號對轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)的主要影響，進(jìn)而提出了轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)改進(jìn)設(shè)計方法，可對雷達(dá)射頻掩護(hù)信號實現(xiàn)同步干擾。

1 射頻掩護(hù)信號對轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)影響分析

1.1 轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)同步干擾原理

轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)一般是基于數(shù)字儲頻技術(shù)（DRFM），是通過復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)信號，實現(xiàn)同步多假目標(biāo)干擾，或?qū)Υ鎯Φ睦走_(dá)信號進(jìn)行噪聲調(diào)制，實現(xiàn)同步噪聲壓制干擾[1]。其組成及工作原理框圖如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)組成及原理框圖

干擾機(jī)工作過程為：接收天線將接收到的雷達(dá)信號，經(jīng)接收前端放大、濾波和檢波后分2路，一路送給雷達(dá)信號偵察接收分系統(tǒng)，用于測量雷達(dá)的信號參數(shù)，另一路經(jīng)下變頻后送給DRFM模塊中的ADC電路進(jìn)行采樣，并進(jìn)行存儲；控制計算機(jī)根據(jù)獲取的雷達(dá)參數(shù)信息和干擾參數(shù)，控制DRFM讀取存儲的信號數(shù)據(jù)，并進(jìn)行延時或調(diào)制處理后，經(jīng)DAC電路變?yōu)槟M中頻干擾信號。該類干擾機(jī)一般采用收/發(fā)分時工作體制，DRFM模塊根據(jù)接收到的雷達(dá)信號脈沖，采用上升沿觸發(fā)的模式，產(chǎn)生讀寫時序來控制DRFM采集或轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)信號，從而實現(xiàn)同步干擾。DRFM工作時序如圖2所示。

圖2 DRFM工作時序圖

1.2 射頻掩護(hù)信號對轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)的影響

傳統(tǒng)的射頻掩護(hù)雷達(dá)信號包含1個工作脈沖和1個掩護(hù)脈沖，掩護(hù)信號脈沖在真實信號脈沖之前，當(dāng)干擾機(jī)接收到第1個脈沖后，錯以為是要干擾的雷達(dá)信號，DRFM就會連續(xù)復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)掩護(hù)脈沖信號產(chǎn)生多假目標(biāo)干擾，從而錯失真正的雷達(dá)工作脈沖，使干擾機(jī)的同步干擾失效[2]。射頻掩護(hù)信號對DRFM的影響如圖3所示。

圖3 頻掩護(hù)信號對DRFM的影響示意圖

為消弱上述射頻掩護(hù)信號的影響，現(xiàn)代干擾機(jī)在設(shè)計干擾時序時，故意漏過前面的掩護(hù)脈沖，而采集后面的脈沖，就“巧妙”地解決了對這種經(jīng)典射頻掩護(hù)雷達(dá)同步干擾的問題。然而，雷達(dá)對抗總是在“盾與矛”的較量中發(fā)展，針對干擾機(jī)這種“巧妙”的對抗措施，現(xiàn)代雷達(dá)又提出一種改進(jìn)的射頻掩護(hù)時序設(shè)計[3]，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)的頻掩護(hù)信號時序

改進(jìn)的射頻掩護(hù)雷達(dá)在1個重復(fù)周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射3個頻率、脈寬各不相同的脈沖信號，脈沖之間的頻率差和時間差均是可變的，而且可以指定3個脈沖的任意一個為工作脈沖，其它2個為掩護(hù)脈沖。這樣，干擾機(jī)就偵察不出射頻掩護(hù)的規(guī)律，無法區(qū)分哪個脈沖為工作脈沖、哪個脈沖為掩護(hù)脈沖，從而無法實施有效干擾。這種改進(jìn)的射頻掩護(hù)措施對抗同步多假目標(biāo)干擾和壓制干擾的效果均較好，是目前比較理想的抗同步干擾措施。

2 轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)改進(jìn)設(shè)計方法

對于靈活可變的射頻掩護(hù)雷達(dá)信號，干擾機(jī)無法識別雷達(dá)信號中的工作脈沖和掩護(hù)脈沖，就很容易被欺騙。在這種情況下，可以把射頻掩護(hù)雷達(dá)信號看作是多個雷達(dá)信號，對這幾部雷達(dá)信號同時進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，從而達(dá)到同步干擾效果。

傳統(tǒng)DRFM干擾技術(shù)在1個時刻只針對1個特定的信號進(jìn)行干擾，該特定信號為最新捕獲的信號，一旦有新的信號捕獲，則立即用該信號的波形數(shù)據(jù)刷新存儲器，用該信號檢波包絡(luò)同步存儲器的寫入和讀出，從而實時干擾。若要同時對多個雷達(dá)信號干擾，需要對存儲器進(jìn)行擴(kuò)充，使DRFM能夠同時保留多個被干擾信號的樣本數(shù)據(jù)，并保持對每個信號樣本的時間同步。DRFM具有瞬時響應(yīng)的特點，在雷達(dá)信號數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲器之前，應(yīng)對當(dāng)前的輻射源進(jìn)行編號為Di，對應(yīng)的存儲單元為Ri，這樣可以保持每個信號與相應(yīng)的存儲器、讀寫控制一致，達(dá)到多雷達(dá)信號數(shù)據(jù)分別存儲、管理和干擾的目的[4]。以干擾3部雷達(dá)為例，具體設(shè)計方法如下：

改進(jìn)的DRFM系統(tǒng)由計數(shù)/譯碼電路、ADC、3個同步雙口存儲器、讀寫控制模塊、數(shù)據(jù)合成模塊和DAC組成，如圖5所示。

圖5 改進(jìn)的DRFM系統(tǒng)組成

首先根據(jù)脈沖到達(dá)的時間順序，通過一個計數(shù)/譯碼電路對到達(dá)脈沖進(jìn)行編號（D1，D2，D3），并產(chǎn)生對應(yīng)存儲器和讀寫控制的啟動信號。當(dāng)D1脈沖信號到達(dá)后，經(jīng)ADC電路進(jìn)行采樣，并量化為I、Q2路數(shù)據(jù)。ADC輸出數(shù)據(jù)送至3個并行的同步雙口存儲器，根據(jù)計數(shù)/譯碼電路的啟動信號，讀寫控制電路選通存儲器R1，對信號進(jìn)行存儲和干擾調(diào)制。當(dāng)D2、D3脈沖信號到達(dá)后，分別選通R2、R3進(jìn)行存儲和干擾調(diào)制。存儲階段，3個存儲器的讀寫控制單元各自獨立工作，分別完成各自模塊的讀寫操作，3個存儲器內(nèi)的雷達(dá)信號數(shù)據(jù)各不相同，短時內(nèi)不進(jìn)行刷新。3個存儲器采取循環(huán)存儲的方式，當(dāng)?shù)?個脈沖到達(dá)后，再選通存儲器R1進(jìn)行存儲。干擾時，3個存儲器中的I、Q干擾調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)合成模塊進(jìn)行矢量相加，得到一組正交干擾信號數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行D/A變換，得到復(fù)合干擾信號。

該設(shè)計方法無需事先進(jìn)行信號識別，干擾資源可設(shè)置為通用資源，但需要3個存儲模塊循環(huán)工作。采用這種設(shè)計方式，可以將3部雷達(dá)脈沖信號分別進(jìn)行存儲和復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，產(chǎn)生復(fù)合同步干擾信號，達(dá)到同時干擾3部雷達(dá)的目的。同理，對于射頻掩護(hù)雷達(dá)，這種干擾機(jī)可同時復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)工作脈沖和掩護(hù)脈沖，無論雷達(dá)設(shè)置第幾個脈沖為工作脈沖，都能夠被干擾。

3 仿真驗證

假設(shè)某雷達(dá)工作時為3脈沖信號（即1個工作脈沖和2個掩護(hù)脈沖），且均為線性調(diào)頻信號，其中信號頻率分別為 3.35 GHz、3.25 GHz、3.15 GHz，脈寬分別為 32 μs、64 μs、64 μs，脈沖間隔為 10μs，信號帶寬均為2 MHz。經(jīng)干擾機(jī)接收變頻后，信號頻率為50 MHz、150 MHz、250 MHz。3個脈沖信號進(jìn)行編號存儲后的信號樣本仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6 雷達(dá)信號樣本數(shù)據(jù)仿真結(jié)果

假設(shè)干擾機(jī)采用多假目標(biāo)干擾方式，假目標(biāo)間隔均設(shè)為1μs、假目標(biāo)數(shù)量為30個，將存儲的信號樣本數(shù)據(jù)合成后，產(chǎn)生的復(fù)合干擾信號頻譜仿真結(jié)果如圖7所示。

圖7 復(fù)合干擾信號頻譜仿真結(jié)果

由仿真結(jié)果可以看出，合成后的干擾信號在3個頻點均能形成干擾分量，達(dá)到了同時干擾多個雷達(dá)脈沖的效果。

4 結(jié)束語

本文從研究射頻掩護(hù)信號特性入手，分析了射頻掩護(hù)信號對轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)的主要影響，進(jìn)而提出了轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)改進(jìn)設(shè)計方法，并對干擾信號進(jìn)行了仿真驗證，該方法可有效改善干擾機(jī)對雷達(dá)射頻掩護(hù)信號的同步干擾效果，為后續(xù)完善干擾機(jī)設(shè)計缺陷提供了理論參考?！?/p>