程 林，張建民，楊愛平

(中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所，江蘇 揚(yáng)州 225101)

0 引 言

線性調(diào)頻(LFM)脈沖壓縮技術(shù)使得雷達(dá)可以通過發(fā)射寬脈沖來滿足所需要的雷達(dá)作用距離，接收時通過脈沖壓縮的方法使得距離分辨率得以提高，這樣使得雷達(dá)作用距離與分辨率可以同時滿足要求。

由于LFM脈沖信號的脈內(nèi)相干性使得其在距離——多普勒頻移之間存在強(qiáng)的耦合，這種耦合使得距離會伴隨著多普勒頻移的視在漂移而產(chǎn)生測距誤差。巧妙地利用這個特點，適時地使干擾信號疊加1個多普勒頻移量，就可以使雷達(dá)產(chǎn)生假目標(biāo)。通過調(diào)整多普勒頻移量正負(fù)，就可以使得產(chǎn)生的假目標(biāo)提前或滯后于匹配目標(biāo)，這樣可以使得LFM脈沖壓縮雷達(dá)受到較強(qiáng)的干擾，甚至，相干轉(zhuǎn)發(fā)1/2的脈沖壓縮雷達(dá)信號波形也可產(chǎn)生較好的干擾效果[1]。

本文基于Matlab軟件建立了LFM脈沖壓縮雷達(dá)模型，并研究了移頻噪聲卷積干擾和多重移頻疊加干擾對LFM脈沖壓縮雷達(dá)的干擾效果。

1 移頻干擾的原理

LFM信號的表達(dá)式為[2]：

(1)

式中：Tp為發(fā)射波形脈寬；rect(t)是門函數(shù)；fc是載波頻率；μ是調(diào)頻斜率。

將LFM信號用模糊函數(shù)重寫為：

|χ(τ,ξ)|=

(2)

其模糊度圖如圖1所示。由此可見，在二維聯(lián)合估計時，LFM脈沖信號的時延τ與頻移ξ之間存在強(qiáng)耦合，只要頻率移動Δξ，則時間上也會有變化量Δτ。所以將偵收到的雷達(dá)信號頻移后轉(zhuǎn)發(fā)，就會產(chǎn)生欺騙干擾效果。

圖1 LFM信號的模糊度圖

隨著數(shù)字射頻存貯器(DRFM)的應(yīng)用成熟，工程上移頻干擾可以用DRFM來實現(xiàn)，實現(xiàn)框圖如圖2所示[3]。

圖2 基于DRFM的移頻干擾實現(xiàn)框圖

移頻干擾信號可以表示為：

0≤t≤T

(3)

式中：ξ為附加的頻移。

其經(jīng)過匹配濾波器后的輸出信號是一個單頻振蕩信號，其振蕩包絡(luò)為：

|yξ(t)|=

0

(4)

頻移ξ的大小決定著脈壓輸出主峰的偏移位置。當(dāng)ξ=0時，在輸入脈沖結(jié)束T時刻出現(xiàn)主峰，在ξ≠0時，脈壓輸出主峰將偏移到t=T-ξ/μ處，ξ>0，則主峰提前，反之主峰滯后，可以看出主峰的延遲t-T和頻移ξ之間存在耦合，頻移越大，失配越大，干擾信號能量越小，則產(chǎn)生的假目標(biāo)能量越小。

移頻量ξ既使得雷達(dá)遭受到了距離欺騙干擾，同時使得雷達(dá)匹配濾波后的單頻振蕩中心頻率發(fā)生了改變。在采用移頻干擾時，移頻量ξ不能過大或者過小，過大會被雷達(dá)測出頻移量，過小則假目標(biāo)可能會成為雷達(dá)捕獲標(biāo)識，所以用移頻配合其他一些手段進(jìn)行組合干擾，本文采用移頻噪聲卷積與多重移頻的組合方式對LFM脈沖壓縮雷達(dá)進(jìn)行干擾仿真驗證。

2 移頻干擾仿真及研究

2.1 移頻噪聲卷積干擾

噪聲卷積干擾是移頻信號與噪聲信號相卷積的干擾，此種干擾樣式同時具備噪聲壓制干擾效果以及欺騙干擾效果。本文中采用高斯噪聲與移頻信號進(jìn)行卷積，高斯噪聲表達(dá)式如下：

(5)

式中：σ2為高斯噪聲信號功率；Bn為噪聲信號的調(diào)制帶寬。

仿真條件：信號幅度A=1，帶寬B=10 MHz，采樣頻率Fs=100 MHz，信號脈寬Tp=20 μs，此時產(chǎn)生LFM信號的時域圖與頻域圖如圖3所示。

圖3 LFM信號時域圖與頻域圖

將LFM信號移頻1 MHz，產(chǎn)生超前于雷達(dá)信號的欺騙干擾信號，如圖4所示。

圖4 移頻1 MHz信號

從圖4中可以得出，通過移頻產(chǎn)生了1個超前于雷達(dá)信號的干擾信號，但是此干擾信號面對現(xiàn)今的雷達(dá)技術(shù)手段，很容易被識別，起不到預(yù)期的干擾效果，所以需要進(jìn)行組合干擾，產(chǎn)生更復(fù)雜的干擾樣式來對雷達(dá)進(jìn)行干擾。

本文采用移頻信號與噪聲卷積組合的干擾樣式，將偵收到的LFM信號分別移頻1 MHz與2 MHz，與噪聲時寬4 μs的零均值高斯噪聲卷積，其仿真結(jié)果如圖5所示。

由Matlab仿真圖可以看出，移頻卷積噪聲干擾對LFM信號在產(chǎn)生欺騙干擾的同時具有一定的噪聲壓制干擾效果。根據(jù)LFM信號時延與移頻之間的耦合性，產(chǎn)生超前于信號目標(biāo)回波的干擾信號，為了增強(qiáng)干擾效果，可以提高干信比。

2.2 多重移頻疊加干擾

在現(xiàn)今的雷達(dá)設(shè)計中，干擾時用單個假目標(biāo)進(jìn)行欺騙干擾，很容易被雷達(dá)識別，從而失去干擾效果。為此可以采用多重移頻的方法產(chǎn)生多個假目標(biāo)，對雷達(dá)產(chǎn)生欺騙干擾，同時當(dāng)多個假目標(biāo)密集疊加在一起的時候，對雷達(dá)信號會造成噪聲干擾[4]。

圖5 移頻量1 MHz與2 MHz的移頻卷積干擾仿真圖

仿真條件：疊加脈沖個數(shù)N=20，移頻量為1 MHz，信號帶寬B=20 MHz,脈寬Tp=20 μs，如圖6所示。

圖6 20個疊加脈沖下的移頻1 MHz干擾脈壓輸出

疊加脈沖個數(shù)N=20，移頻量為-1 MHz，信號帶寬B=20 MHz，脈寬Tp=20 μs，如圖7所示。

圖7 20個疊加脈沖下的移頻-1 MHz干擾脈壓輸出

疊加脈沖數(shù)N=20，移頻量為0.1 MHz，信號帶寬B=20 MHz，脈寬Tp=20 μs，如圖8所示。

圖8 20個疊加脈沖下的移頻0.1 MHz干擾脈壓輸出

疊加脈沖數(shù)N=30，移頻量為0.1 MHz，信號帶寬B=20 MHz，脈寬Tp=20 μs，如圖9所示。

圖9 40個疊加脈沖下的移頻0.1 MHz干擾脈壓輸出

將圖9中的干擾信號與梳狀譜信號進(jìn)行組合，得到的仿真結(jié)果如圖10所示。

圖10 組合干擾脈壓輸出

由Matlab仿真可以得出，多重移頻干擾可以根據(jù)移頻量ξ的正負(fù)來產(chǎn)生超前或者滯后的多個欺騙干擾信號，移頻量ξ既使得雷達(dá)遭受到了距離欺騙干擾，同時使得雷達(dá)匹配濾波后的單頻振蕩中心頻率發(fā)生了改變。在采用移頻干擾時，移頻量ξ不能過大或者過小，過大會被雷達(dá)測出頻移量，過小則假目標(biāo)可能會成為雷達(dá)捕獲標(biāo)識，所以用移頻干擾配合其他一些手段進(jìn)行組合干擾，其中為了彌補(bǔ)移頻所帶來的干擾信號幅度下降，可以采用增大干信比或者與其他干擾方式組合來增強(qiáng)對雷達(dá)信號的干擾效果。本文采用的移頻與梳狀譜組合干擾對雷達(dá)信號起到了良好的干擾效果。

3 結(jié)束語

本文利用Matlab軟件研究了移頻噪聲卷積和多重移頻疊加干擾對LFM脈沖壓縮雷達(dá)的干擾效果。仿真結(jié)果表明，在移頻噪聲卷積和多重移頻疊加干擾下，LFM脈沖壓縮雷達(dá)受到了較強(qiáng)的干擾效果，其中移頻量的多少與所得到的干擾效果有一定的關(guān)系，在先驗條件充足的情況下可以更深入地進(jìn)行研究。此方法利用DRFM可以在工程上實現(xiàn)，具有一定的工程實用價值。