安 濤，楊祎綪，劉金鵬

(中國(guó)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

為了增大雷達(dá)的作用距離，需要增大雷達(dá)的平均發(fā)射功率，而提高雷達(dá)的距離分辨率又要求發(fā)射脈沖寬度盡量小，從而減小了雷達(dá)的平均發(fā)射功率[1]。脈沖壓縮雷達(dá)采用寬脈沖發(fā)射來(lái)提高發(fā)射的平均功率，保證足夠的最大作用距離，而在接收時(shí)則采用相應(yīng)的脈沖壓縮法獲得窄脈沖，以提高距離分辨力，因而能較好地解決作用距離和分辨能力之間的矛盾[2]。

對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻(LFM)脈沖壓縮雷達(dá)的自衛(wèi)干擾一直是電子戰(zhàn)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，主要有卷積干擾、移頻干擾、間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾等干擾樣式[3]。其中卷積干擾包括延時(shí)疊加、視頻卷積等干擾樣式。移頻干擾包括單點(diǎn)移頻、隨機(jī)移頻、階梯波移頻、線(xiàn)性函數(shù)移頻、分段線(xiàn)性函數(shù)移頻等干擾樣式。間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾包括直接轉(zhuǎn)發(fā)、重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)、循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)等干擾樣式。

1 傳統(tǒng)前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾原理

雷達(dá)是通過(guò)對(duì)回波信號(hào)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的存在并測(cè)量其參數(shù)信息的，而干擾的目的就是破壞或迷惑雷達(dá)對(duì)真正目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤，干擾分為欺騙干擾和噪聲壓制干擾[4]。噪聲壓制干擾由于與LFM脈沖壓縮雷達(dá)的匹配濾波器的脈沖響應(yīng)不匹配，導(dǎo)致功率損耗比較大，因此干擾效果比較有限。而對(duì)存儲(chǔ)的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制生成的干擾信號(hào)與雷達(dá)的匹配濾波器的脈沖響應(yīng)匹配，需要一定的干擾功率就可以達(dá)到欺騙或者相參壓制的干擾效果。前沿復(fù)制是自衛(wèi)干擾的重要干擾手段，前沿復(fù)制主要存儲(chǔ)雷達(dá)信號(hào)的前沿片段，立即進(jìn)行干擾發(fā)射，發(fā)射時(shí)重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)前沿片段，發(fā)射寬帶至少覆蓋回波脈沖后沿。前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾很好地解決了電子對(duì)抗中收發(fā)隔離的問(wèn)題，得到了大量的應(yīng)用。前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾原理框圖如圖1所示。其中T為雷達(dá)信號(hào)脈沖寬度，Ts為存儲(chǔ)片段寬度，Td為干擾機(jī)固有延時(shí)。

圖1 前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾原理框圖

為了分析前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)的干擾效果，需要首先分析線(xiàn)性調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)的匹配濾波理論。線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)可以用如下的復(fù)數(shù)形式來(lái)表達(dá)：

(1)

式中：f0為載波頻率；T為雷達(dá)信號(hào)脈沖寬度；K為頻率調(diào)制斜率。

fi=f0+Kt，0≤t≤T

(2)

線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)匹配濾波器相位色散的絕對(duì)值與線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)相同，但符號(hào)相反，從頻域時(shí)間特性上可以認(rèn)為是調(diào)頻斜率相同，方向相反[5]。因此，線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的匹配濾波器時(shí)域脈沖響應(yīng)為：

(3)

線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)通過(guò)匹配濾波器后的包絡(luò)響應(yīng)為：

(4)

對(duì)應(yīng)前沿復(fù)制干擾來(lái)說(shuō)，干擾信號(hào)重復(fù)發(fā)射存儲(chǔ)的雷達(dá)信號(hào)的片段，此時(shí)干擾信號(hào)的復(fù)數(shù)形式為：

(5)

式中:Ts為前沿復(fù)制寬度；N為干擾發(fā)射時(shí)發(fā)射的前沿個(gè)數(shù)。

此時(shí)第i個(gè)干擾信號(hào)片段通過(guò)匹配濾波器后的包絡(luò)響應(yīng)為：

|Ji(t)|=|h(t)*ji(t)|=

(6)

對(duì)前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行仿真，設(shè)定中頻線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)中心頻率f0=1 800 MHz，帶寬B=20 MHz，脈寬T=25 μs，數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)的采樣率為2 400 MHz。假設(shè)干擾機(jī)所在平臺(tái)距離雷達(dá)12 km，則回波信號(hào)脈沖壓縮后出現(xiàn)在12 km處，此目標(biāo)稱(chēng)之為真目標(biāo)。由于在干擾時(shí)間段，干擾機(jī)存儲(chǔ)信號(hào)需要時(shí)間，同時(shí)干擾機(jī)也有自身固有的鏈路延時(shí)，設(shè)定干擾機(jī)固定延時(shí)為200 ns，則干擾信號(hào)延時(shí)為T(mén)s+200 ns，同時(shí)放大10倍干擾信號(hào)幅度，仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同前沿復(fù)制密度仿真圖

由式(6)及圖2可以看出，前沿復(fù)制的片段都能形成假目標(biāo)，假目標(biāo)均滯后于真實(shí)目標(biāo)，滯后的距離為信號(hào)延時(shí)的距離，前沿寬帶越寬，干擾信號(hào)發(fā)射延時(shí)越大，形成的假目標(biāo)離真實(shí)目標(biāo)的距離越遠(yuǎn)。隨著前沿寬度的不斷減小，由于干擾信號(hào)與匹配濾波器的匹配性越來(lái)越差，形成的假目標(biāo)功率也越來(lái)越小，與真目標(biāo)的相似度也越來(lái)越差。

2 線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾分析

前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾很好地解決了電子對(duì)抗中收發(fā)隔離的問(wèn)題，并且能夠快速跟上目標(biāo)，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行逐個(gè)脈沖的干擾，從而形成多個(gè)假目標(biāo)，形成欺騙干擾效果。但是經(jīng)過(guò)匹配濾波器后形成的假目標(biāo)為單點(diǎn)假目標(biāo)，不能在距離上形成一定寬度的壓制干擾效果，在自衛(wèi)干擾環(huán)境下具有干擾失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾是在單點(diǎn)移頻的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，與單點(diǎn)移頻是在雷達(dá)信號(hào)上疊加單點(diǎn)頻率不同，線(xiàn)性函數(shù)移頻是在雷達(dá)信號(hào)上疊加按線(xiàn)性函數(shù)變化的頻率信號(hào)。設(shè)置疊加的線(xiàn)性函數(shù)干擾信號(hào)起始頻率為fj，線(xiàn)性函數(shù)調(diào)頻斜率為Kj,則干擾信號(hào)可以用下式表示：

j(t)=u(t)ej2πf0tej2πfjtejπKjt2)=

(7)

設(shè)定中頻線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)中心頻率f0=1 800 MHz，帶寬B=20 MHz，脈寬T=25 μs，DRFM的采樣率為2 400 MHz。干擾機(jī)自身固有的鏈路延時(shí)設(shè)定為200 ns，干擾信號(hào)幅度放大3倍，不考慮收發(fā)隔離問(wèn)題，干擾機(jī)邊存儲(chǔ)信號(hào)邊發(fā)射干擾信號(hào)，假設(shè)干擾機(jī)所在平臺(tái)距離雷達(dá)12 km，線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾信號(hào)初始頻率fj=2 MHz，分別設(shè)置不同的調(diào)頻斜率Kj，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同調(diào)頻斜率的仿真圖

在以上的仿真中，處于12 km處為真目標(biāo)，處于11.655 km附近的為假目標(biāo)。干擾信號(hào)通過(guò)匹配濾波后形成的假目標(biāo)不再是單點(diǎn)假目標(biāo)，而是在距離上覆蓋一定寬度的假目標(biāo)。隨著調(diào)頻斜率的增加，假目標(biāo)距離覆蓋寬度變大，但是由于失配嚴(yán)重，干擾信號(hào)的功率下降也更多。因此，可以適當(dāng)增加干擾信號(hào)功率，選擇較大的調(diào)頻斜率，就可以形成覆蓋一定距離的相參壓制的干擾效果。

3 基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾分析

前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾很好地解決了電子對(duì)抗中收發(fā)隔離的問(wèn)題，并且能夠快速跟上目標(biāo)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行逐個(gè)脈沖的干擾。但是在自衛(wèi)干擾中前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾延時(shí)必須和移頻干擾相結(jié)合才能形成超前的假目標(biāo)，并且不能形成相參壓制的干擾效果，在實(shí)際作戰(zhàn)中有一定的風(fēng)險(xiǎn)?；诰€(xiàn)性函數(shù)移頻的全脈寬干擾，可以形成距離上覆蓋一定寬度的相參壓制干擾效果。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于干擾機(jī)的發(fā)射功率越來(lái)越大，干擾機(jī)無(wú)法邊存儲(chǔ)邊干擾，因此無(wú)法解決收發(fā)隔離的問(wèn)題，接收到的雷達(dá)信號(hào)受到干擾信號(hào)的污染，無(wú)法形成有效的干擾。而基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾結(jié)合了前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)和線(xiàn)性函數(shù)移頻的特點(diǎn)，既能夠解決電子對(duì)抗收發(fā)隔離的問(wèn)題，又能形成相參壓制的自衛(wèi)干擾效果?；诰€(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾信號(hào)可以用下式表示：

(8)

式中：Ts為前沿復(fù)制寬度；N為干擾發(fā)射時(shí)發(fā)射的前沿個(gè)數(shù)；fj為線(xiàn)性函數(shù)干擾信號(hào)起始頻率；Kj為線(xiàn)性函數(shù)調(diào)頻斜率。

仿真條件設(shè)定中頻線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)中心頻率f0=1 800 MHz，帶寬B=20 MHz，脈寬T=25 μs，DRFM的采樣率為2 400 MHz。干擾機(jī)自身固有的鏈路延時(shí)設(shè)定為200 ns，假設(shè)干擾機(jī)所在平臺(tái)距離雷達(dá)12 km，線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾信號(hào)初始頻率fj=7 MHz，調(diào)頻斜率Kj=240 kHz/μs，干擾信號(hào)幅度放大5倍，選取不同的前沿寬度，仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同前沿復(fù)制寬度仿真圖

在以上的仿真中，處于12 km處為真目標(biāo)，其它距離處為基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾信號(hào)脈沖壓縮后的結(jié)果。與基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的全脈寬干擾相同，基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾信號(hào)通過(guò)匹配濾波后形成的假目標(biāo)不再是單點(diǎn)假目標(biāo)，而是在距離上覆蓋一定寬度的假目標(biāo)。與前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾不同，基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾信號(hào)通過(guò)移頻后形成的假目標(biāo)超前真目標(biāo)。因此，基于線(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾形成的假目標(biāo)具有超前、覆蓋一定距離寬度等優(yōu)點(diǎn)，在自衛(wèi)干擾中具有良好的干擾效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文討論了傳統(tǒng)前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾、線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾的原理，并對(duì)2種干擾進(jìn)行了仿真和分析。前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)干擾解決了干擾機(jī)中收發(fā)隔離的問(wèn)題，并且形成多個(gè)假目標(biāo)，形成了欺騙干擾效果，但是經(jīng)過(guò)匹配濾波器后形成的假目標(biāo)為滯后真目標(biāo)的單點(diǎn)假目標(biāo)，不能在距離上形成一定寬度的壓制干擾效果，在自衛(wèi)干擾環(huán)境下具有干擾失敗的風(fēng)險(xiǎn)。線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾能夠在距離上形成覆蓋一定寬度的相參壓制的干擾效果，但是不能解決收發(fā)隔離問(wèn)題，在工程中的應(yīng)用受到一定的限制?；诰€(xiàn)性函數(shù)移頻的前沿復(fù)制干擾綜合前沿復(fù)制重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)和線(xiàn)性函數(shù)移頻干擾的優(yōu)點(diǎn)，既能夠解決收發(fā)隔離問(wèn)題，可以快速跟上目標(biāo)，對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)逐個(gè)脈沖干擾，又可以形成在距離上覆蓋一定寬度的相參壓制的干擾效果。