陳 晗，陳方予，耿 強，程 磊，鄧 濤，盧瀚智，李 陽

（1.北京華航無線電測量研究所，北京100013；2.北京機電工程總體設計部，北京100854）

0 引言

相參多假目標欺騙干擾信號能夠獲得與真實目標回波信號相同的雷達信號處理增益，與自相參的噪聲干擾信號相比，可使用相對較小的干擾信號功率，取得相對較大的干信比，已被廣泛應用在雷達對抗中。

相參多假目標欺騙干擾信號的產(chǎn)生通常是通過使用DRFM，對接收雷達信號進行存儲、延時、轉發(fā)產(chǎn)生。生成時，為了使干擾信號能夠與真實目標回波信號獲得相同的雷達信號處理增益，理想情況下，DRFM需要對接收的雷達探測脈沖信號進行全脈沖存儲，以便能夠取得盡可能好的相參性。

雷達干擾機屬于電子戰(zhàn)裝備，使用時，有時與被掩護目標在設置位置上有配合要求，如機載干擾吊艙、艦載干擾機、彈載干擾機等，距離被掩護目標通常不遠。而目前干擾機往往受使用條件限制，較多采用收發(fā)分時工作，以解決收發(fā)隔離問題。這種情況下，當雷達使用寬脈沖探測信號時，如果干擾機使用全脈沖存儲轉發(fā)的方式產(chǎn)生欺騙干擾信號，則干擾信號在發(fā)出時間上有可能滯后被保護的目標回波信號較長時間，有可能導致干擾信號不能遮蓋住目標回波信號，使得干擾效果變差。為了在雷達使用寬脈沖探測信號情況下，快速產(chǎn)生相參干擾信號，目前干擾機在干擾信號的相參性和快速反應時間之間通常采用折衷的方法，即在雷達信號到達干擾機接收機時間內(nèi)，干擾機將接收的雷達信號在時間上分成若干個子區(qū)間，在子區(qū)間內(nèi)進行收發(fā)分時工作，快速對接收信號進行收發(fā)轉換，緩解干擾信號相參性與快速反應時間之間的矛盾。這種做法產(chǎn)生的干擾信號雖然在信號完整性方面與真實目標回波信號相比有一定差別，但保持了保留信號部分的相參性，能夠獲得大部分雷達信號處理增益，同時縮短了干擾信號發(fā)射延遲時間，實現(xiàn)了干擾信號的快速反應。這種方法產(chǎn)生的干擾信號被稱為DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號，目前被雷達干擾機廣泛使用。

大量、密集的DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號給雷達目標信號檢測帶來困難，本文提出一種雷達使用寬、窄帶信號聯(lián)合探測的方法，在大量、密集的DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號環(huán)境中，檢測真實目標回波信號。

1 DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾

1.1 DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號產(chǎn)生

圖1示意了一種典型的單個DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號波形[1]。圖1中，假設雷達發(fā)射信號寬度為τ，干擾機接收和發(fā)射信號時間相等，等于Δτ。如圖1所示，干擾機接收到雷達信號前沿后，開始對接收信號進行Δτ時間的接收，對接收信號進行存儲、延時，然后進行Δτ時間的干擾信號發(fā)射，將存儲的接收信號經(jīng)調制后發(fā)射出去，并以Δτ為轉換周期，重復進行。這種方法產(chǎn)生的干擾信號在經(jīng)過雷達匹配濾波處理后，能夠獲得與雷達發(fā)射信號相似的相參處理增益[2]。

干擾機實際工作時，有時需要在干擾信號持續(xù)時間內(nèi)產(chǎn)生大量的密集假目標信號去干擾雷達。為實現(xiàn)假目標密集，需要干擾機發(fā)射的多假目標信號之間時間間隔要短（但一般不會小于干擾機的接收信號時間Δτ）。一種典型的前饋式等間距密集多假目標信號生成原理示意如圖2[3]所示。

圖2 一種典型的前饋式等間距密集多假目標信號生成原理示意

實際干擾機發(fā)射的干擾信號通過讀取DRFM中的存儲數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)模轉換后產(chǎn)生，讀取信號的延時以及發(fā)射信號的求和都可在DRFM中通過數(shù)字運算完成[4]。干擾機通過設置不同時間讀出DRFM中存儲的接收信號數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)在規(guī)定的干擾信號輸出時間內(nèi)，產(chǎn)生一定數(shù)量的多假目標信號。

1.2 DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號對雷達目標檢測的影響

如圖1所示，間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號在雷達未進行脈沖壓縮處理前，時域上呈現(xiàn)明顯的窄脈沖串特性，與雷達發(fā)射信號在脈寬上存在明顯差異，但經(jīng)過雷達脈沖壓縮處理后，時域上的窄脈沖串特性消失，表現(xiàn)為脈壓后信號波形上的變異，以雷達常用的線性調頻信號為例，假設雷達發(fā)射的線性調頻信號帶寬為B，真實目標回波信號也應是帶寬相同的線性調頻信號，回波信號經(jīng)雷達接收機匹配濾波后，信號波形示意如圖3[5]所示。

圖3線性調頻信號經(jīng)匹配濾波后的波形

如圖3所示，目標回波信號經(jīng)雷達匹配濾波后，脈寬被壓縮為近似等于1/B的寬度，功率幅度提升近Bτ倍（τ為信號脈沖寬度）。出現(xiàn)一些副瓣，主副瓣功率比有13 dB[5]。信號脈壓前的脈寬τ沒有直接反應。

間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號實際上是對雷達信號進行“間歇挖空”，然后轉發(fā)。經(jīng)“挖空”留下的樣本信號在時間(波形特征)上仍保持了原有的位置相參性。由于“挖走了”部分信號，剩余信號的樣本數(shù)量減少了，經(jīng)雷達匹配濾波后，波形與未“挖空”信號波形相比，存在一些差異，主要表現(xiàn)為:主瓣信號幅度相對降低，副瓣信號幅度相對升高，主瓣和副瓣寬度展寬，在主瓣附近多個位置上出現(xiàn)離散尖峰，形成虛假信號，有論文專門研究和討論這些差異[2]。

大量、密集的間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號對雷達的主要干擾作用之一是會影響雷達對目標回波信號的檢測，在假目標信號功率大于真實目標信號功率情況下，雷達為了能夠檢出功率較小的真實目標回波信號，需要適當降低檢測電平門限，這樣使得大量的大功率假目標信號超過檢測門限，進入雷達信號處理系統(tǒng)，使雷達信號處理系統(tǒng)飽和，導致雷達難以檢測出真實目標信號。

雷達要在大量、密集的間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號中檢測真實目標回波信號，首先需要去除大量假目標信號，將接收信號數(shù)量限制在雷達可處理的數(shù)量范圍內(nèi)。

2 雷達抗DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾

2.1 雷達寬窄帶工作下的信噪比

雷達接收目標回波信號功率Pr可由式（1）表示[6]：

式中，Pt為雷達發(fā)射信號功率，單位W；Gt為雷達收發(fā)天線增益；R為目標距離，單位m；σ為目標雷達散射截面積，單位m2；At為雷達收發(fā)天線等效口面面積，單位m2；λ為雷達工作信號波長，單位m。

雷達接收機內(nèi)部噪聲功率PN可表示為[6]：

式中，K為玻爾茲曼常數(shù)，取 1.38×10-23W/(°K×Hz)；T為接收機工作溫度，單位°K；B為接收機處理信號通道帶寬，單位Hz；NF為接收機噪聲系數(shù)。

雷達檢測回波信號時的信噪比k由（3）式表示：

雷達使用窄帶信號探測時，設雷達發(fā)射信號脈寬為τ，雷達使用單載頻信號，雷達信號帶寬B=1/τ，雷達信號處理通道帶寬與信號帶寬一致，為1/τ。

雷達接收信號的信噪比k為：

雷達使用寬帶信號探測時，設雷達發(fā)射信號脈寬仍為τ，雷達使用寬帶信號，如寬帶線性調頻信號，假設信號帶寬為B′，雷達信號處理通道帶寬與信號帶寬匹配，等于B′。

信號處理通道帶寬B′下的接收機內(nèi)部噪聲為：

接收信號進入接收機后，脈壓前，功率Pr仍由式（1）表示。

雷達使用匹配濾波技術，對接收信號進行脈沖壓縮，將脈寬由τ壓縮成τ′，τ′=1/B′，獲得脈壓增益D=τ/τ′，信號經(jīng)脈壓后功率Pr′為：

信號脈壓后檢測時信噪比k′為：

比較式（4）和式（7），可看出，k=k′，即雷達使用窄帶單頻脈沖信號和使用寬帶線性調頻信號具有相同的信號檢測信噪比，無論雷達使用寬帶信號還是使用窄帶信號對目標進行探測，都能檢測出目標信號。本文提出的雷達抗DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾的方法，正是基于這一結論。

2.2 雷達在DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號中檢測目標信號

在間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號環(huán)境下，雷達工作在寬、窄帶交替工作方式時，接收的信號如圖4所示。

雷達先工作在窄帶工作方式，對接收信號進行幅度檢波。根據(jù)接收信號的時間連續(xù)特征，可將接收信號區(qū)域分為干擾信號區(qū)和干擾信號與目標信號疊加區(qū)。

圖4雷達寬、窄帶工作方式下接收的信號

干擾信號區(qū)內(nèi)，接收信號呈現(xiàn)周期性窄脈沖，脈寬為干擾機發(fā)射信號時間，通常小于雷達信號脈寬，雷達可根據(jù)這一特征，將這一區(qū)域內(nèi)的干擾信號屏蔽掉。

干擾信號與目標信號疊加區(qū)為有效信號區(qū)，這一區(qū)域的寬度近似等于雷達信號脈寬，當干擾信號與真實目標回波信號“粘連”時，這一區(qū)域寬度會大于雷達信號脈寬。

雷達在使用窄帶工作方式初步確定了真實目標的位置區(qū)域后，可轉入寬帶工作方式，對接收的寬帶信號進行匹配濾波，得到信號位置如圖4所示。由圖4可見，如果干擾信號與目標回波信號不“粘連”，則目標回波信號后沿應該與有效信號區(qū)后沿重合；如果干擾信號與目標回波信號后部“粘連”，則目標回波信號后沿應該位于有效信號區(qū)后沿向前一個干擾信號脈寬以內(nèi)的區(qū)域，由此可將真實回波信號后沿確定在一個寬度為干擾信號脈寬的區(qū)域內(nèi)，縮小了真實目標回波信號的檢測區(qū)域。

檢查干擾信號經(jīng)脈壓后出現(xiàn)位置呈現(xiàn)的規(guī)律性，以及可能出現(xiàn)的幅度不相參特征，使用這些特征，進一步檢測初步確定的2個可疑信號哪一個可能是真實目標回波信號。

幾個需要說明的問題：

1）信號脈寬檢測問題。DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號脈寬通常為微秒量級，當干擾信號功率高于雷達接收機檢波靈敏度時，無論是模擬檢波還是數(shù)字檢波，在時間上都可將這一窄脈沖特征檢測出來。圖4中示意的是干擾信號與目標信號幅度相近，且在接收靈敏度之上的情況。實際中干擾信號和目標信號幅度可能會相差很大，當目標信號幅度遠大于干擾信號時，雷達接收機可直接通過設置信號檢測門限，去除在數(shù)量上明顯過多的干擾信號；當干擾信號幅度遠大于目標信號時，雷達可使用放大、限幅技術，縮小兩者的幅度差，雖然大幅度的干擾信號對小幅度的目標信號在2信號重疊區(qū)有抑制作用，但位于干擾信號脈寬間隙中的目標回波信號幅度仍能得到放大，干擾信號和目標信號疊加區(qū)的幅度包絡仍然能夠得到平滑，使得信號處理電路對信號疊加區(qū)包絡寬度能夠進行檢測。圖4中示意的信號波形是假定上面工作已完成后的情況。

2）干擾信號主瓣或者副瓣遮蓋目標信號問題。間歇采樣延時轉發(fā)信號和真實目標回波信號經(jīng)雷達脈壓后，波形如圖3所示，不但有主瓣信號，還有副瓣信號，當各信號之間距離較近時，不同干擾信號的主副瓣會“粘連”，波形不規(guī)則[1]，這些相互疊加的干擾信號會遮蓋真實目標信號。圖4示意的僅是各信號經(jīng)雷達脈壓后主瓣可能出現(xiàn)的位置。

3）目標運動帶來的信號位置移動問題。雷達發(fā)射信號周期為毫秒量級，雷達寬窄帶工作方式轉換時間可在毫秒量級。高速飛行目標的飛行速度在每秒千米量級（如彈道導彈、誘餌、彈載干擾機等）。雷達在寬窄帶工作轉換過程中，高速飛行目標的移動距離在幾十米量級，小于2個干擾信號之間的間距（2Δτ對應幾百米量級），不會產(chǎn)生脈壓后真實目標信號與干擾信號位置之間的錯位，圖4中雷達窄帶工作方式下的接收信號后沿與雷達寬帶工作方式下的脈壓主瓣位置對齊，雖不準確，但不影響這里對檢測目標信號方法的討論。

4）脈壓處理時間影響問題。這里為方便討論，忽略了雷達脈壓處理延遲時間，即假設目標回波信號后沿一結束，脈壓主瓣信號就形成，實際中，這一延遲時間可在確定后計入，不影響這里的問題討論結果。

2.3 應用中的一些問題

1）如前所述，干擾信號和真實目標回波信號經(jīng)脈壓后，不但有主瓣信號，還有多個旁瓣信號，當干擾信號之間以及與目標回波信號之間距離過近時，這些主副瓣信號會相互“粘連”，使得雷達檢測干擾信號出現(xiàn)位置規(guī)律難度增加。

2）干擾機發(fā)射機有時工作在最大飽和功率輸出狀態(tài)下，這樣干擾機發(fā)射的干擾信號功率基本相等，如果干擾信號功率遠大于真實目標回波信號功率（干擾機和被掩護目標距雷達較遠時），雷達脈壓后，可利用干擾信號幅度大，且近似等幅的特點，檢測出干擾信號。

3）如果干擾機使用多普勒頻率抖動調制技術，則可能會帶來寬帶信號下，干擾信號脈壓后位置出現(xiàn)抖動，影響最終在有效信號區(qū)內(nèi)真實目標信號位置的確定，但對雷達工作在窄帶情況下，通過對真實目標回波信號幅度檢波得到的有效信號區(qū)和干擾信號區(qū)位置沒有太多影響，雷達仍能夠通過窄帶工作方式將真實目標信號縮小在一個雷達發(fā)射脈寬左右的區(qū)域內(nèi)，減少后續(xù)檢測和識別真實目標的工作難度。

干擾機使用多普勒頻率抖動調制技術帶來的信號位置抖動通常范圍不會很大，原因是過大的多普勒頻偏可能會使得信號有些頻率成分因超出濾波器通帶而被抑制。

4）圖4示意了在有效信號區(qū)內(nèi)檢測單一真實目標回波信號的情況，當有效信號區(qū)內(nèi)存在多個真實目標回波信號時，在有效信號區(qū)前沿后，一個雷達探測脈寬的時間位置后向附近，和有效信號區(qū)后沿前向附近位置，出現(xiàn)的信號有可能是真實目標回波信號，但需要進一步檢測進行確定。當真實目標回波信號位于有效信號區(qū)中間區(qū)域（存在2個以上真實目標信號，且相互之間距離較近時），這種情況只能依靠干擾信號出現(xiàn)位置規(guī)律和幅度變化特征進行判別，顯然，當真實目標回波信號與干擾信號出現(xiàn)位置重疊時，真實目標回波信號將可能與干擾信號一起被排除，不能被檢測出來。

5）檢測脈壓后干擾信號出現(xiàn)的位置規(guī)律和幅度變化特征，是雷達在寬帶工作方式下，在有效信號區(qū)內(nèi)檢測和識別真實目標回波信號的后續(xù)重要手段，在這方面可能還有許多問題需要進一步研究。目前，對于DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾，雷達利用間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號出現(xiàn)位置呈現(xiàn)規(guī)律性的特征和幅度變化不相參特征，排除干擾信號，這種做法已在工程上應用，并取得較好結果，但當干擾信號和真實目標回波信號重合時，真實目標回波信號往往會和干擾信號一起被雷達排除掉，使得雷達丟失目標。

3 結束語

本文根據(jù)雷達工作在寬、窄帶工作方式時具有相同信噪比的特點，抓住DRFM間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號時域上的間歇特征（干擾信號脈寬與雷達探測信號脈寬不相參），提出了雷達使用寬窄帶交替工作的方法，在干擾信號環(huán)境中檢測真實目標信號。即雷達先采用窄帶工作方式確定干擾信號區(qū)和有效信號區(qū)，將有效信號區(qū)外的大量干擾信號剔除，縮小真實目標回波信號檢測范圍，然后采取寬帶工作方式，觀察雷達寬帶工作方式下的脈壓信號，抓住有效信號區(qū)前后沿與真實目標回波信號前后沿有關系的特點，同時根據(jù)在單個雷達探測信號周期時間內(nèi)、間歇采樣延時轉發(fā)干擾信號出現(xiàn)位置可能有規(guī)律的特點，識別和去除干擾信號，檢測出真實目標回波信號。這種先剔除大量干擾信號，縮小檢測范圍，再進行局部檢測的方法，對雷達在其它干擾環(huán)境下進行目標檢測具有一定的借鑒意義。本文從理論上探討了這種方法的可行性，其工程實現(xiàn)性和有效性還有待于在實踐中進一步檢驗?！?/p>