脉冲压缩雷达灵巧噪声干扰研究

脉冲压缩雷达灵巧噪声干扰研究

杨慧君 1 邵正途 1 缪旭东 2

1. 空军预警学院，湖北 武汉 430019

2.湖北省军区武汉第一离职干部休养所 湖北武汉 430019

摘要：线性调频脉冲压缩雷达对干扰具有很好的抗干扰效果。分析了线性调频信号时域、频域特性以及脉冲压缩性能，分析了基于卷积调制的灵巧噪声干扰对脉冲压缩雷达的干扰性能，根据线性调频信号的频移和时延间的强耦合特性，对加入移频干扰的灵巧噪声干扰进行仿真。经过分析对比，该型干扰可以得到比较好的干扰效果。

0 引言

脉冲压缩技术是为了解决雷达作用距离与距离分辨力之间的矛盾而提出^[1]。通过线性调频信号的脉压处理，使目标回波产生很高的处理增益，传统噪声干扰采用非相参噪声调制的干扰信号，干扰功率谱比较宽，能量分散，经脉冲压缩后，噪声能量大部分被滤除，干扰能力大为减弱，不能对脉冲压缩雷达形成有效干扰^[2,3]。灵巧噪声卷积调制干扰充分利用雷达信号本身，不需要测频和频率引导就能自动瞄准雷达信号频率，并可利用脉冲压缩处理增益，降低对干扰功率的要求^[4]。本文在分析线性调频信号脉冲压缩特征的基础上，仿真分析了脉冲压缩对卷积干扰的效果，针对单纯卷积干扰的不足，提出了加入移频干扰的灵巧噪声干扰，并进行仿真分析。

1 线性调频信号脉冲压缩特性

LFM信号(也称Chirp 信号)的数学表达式为：

(1)

式中 为载波频率， 为矩形信号，

（2）

，是调频斜率，于是，信号的瞬时频率为 ，

信号 的匹配滤波器的时域脉冲响应为：

（3）

是使滤波器物理可实现所附加的时延。理论分析时，可令 ＝0，重写3.1式，

（4）

将2.1式代入3.2式得:

(5)

经过系统 得输出信号 ，

（6）

式6即为LFM脉冲信号经匹配滤波器得输出,它是一固定载频 的信号。当 时，包络近似为辛克（sinc）函数。

（7）

设脉冲时长T=10e-6;B=30e6;Fs=2*B;仿真得到LFM时域信号及频谱图如图1，经过匹配滤波后输出如图2所示。

图1 线性调频信号时域及频域波形

图2 脉冲压缩后波形

3 基于卷积的灵巧噪声干扰

基于卷积的灵巧干扰将视频噪声与雷达信号进行时域调制，产生的干扰在时域和频域上与真正的目标回波重叠并且覆盖住目标回波。工作原理如图3所示^[5,6]：雷达信号被干扰机天线接收、放大滤波后，一路经下变频变为中频信号并送至数字射频存储器(DRFM)，处理后再经上变频输出雷达脉冲复制信号；另一路经过接收和数据处理后，产生控制数据，控制噪声单元产生适当长度和类型的噪声数据。两路输出信号最终在卷积器里完成卷积运算，这样即可产生一种效果较好的灵巧噪声干扰波形。这种干扰波形没有转发式干扰的全部效果，但是要求比噪声干扰机更多地了解敌雷达信息，能够更好地利用干扰能量，而且不大可能受雷达采用SLB或SLC等抗干扰技术的影响.

图3 卷积干扰原理

假设脉冲多普勒雷达发射信号为线性调频信号 ，其表达式为：

（8）

其中， 为载频，B为信号带宽，信号时宽为 ， 为调频斜率。

干扰为视频噪声与雷达信号的卷积，设视频噪声为 ，则干扰回波为：

（9）

匹配滤波后的结果为：

（10）

从时域上来看，如此调制形成的干扰波形经过脉冲压缩的结果便决定于与之相卷积的视频噪声。而且干扰信号在脉冲压缩之后可以得到部分或全部增益，可以产生密集假目标，兼顾欺骗和压制式干扰的效果。从频域上分析，我们知道时域卷积相当于频域相乘，线性调频信号就可以看作通带是 带通滤波器，因此产生卷积调制干扰时，在没有进行频率对准的情况下就可以覆盖目标回波的频域，干扰就可以全部进入接收机，干扰利用率获得大幅提高。如此产生的干扰波形无论从干扰效果还是干扰功率的利用率上说都符合灵巧噪声干扰的要求。以上也就是噪声卷积调制方法产生的灵巧噪声干扰可以提高干扰利用率的关键理论基础。

分别用3μs和6μs视频噪声产生灵巧噪声干扰，其他参数与上述一致。灵巧噪声干扰的频域图4中可以看出，干扰中心频率、带宽很好地对准了目标的中心频率和带宽。脉冲压缩之后出现了密集假目标，很好地掩盖住目标回波。卷积调制干扰由于可以获得压缩增益，因而干扰能量的利用效率较高，可以在较小的干扰功率下达到脉内多假目标干扰的理想效果。

图4 灵巧噪声干扰脉冲压缩后波形

同时，由图4可以看出视频噪声时宽越宽，脉冲压缩后形成的假目标越多，对目标的压制效果也就越好，但是假目标都是在真实目标之后出现。

4. 加入移频干扰的灵巧噪声干扰

为了克服卷积产生的灵巧噪声干扰只能在目标之后产生假目标的局限性，达到更好的干扰的效果，就要在真实目标的压缩峰值之前也出现干扰。我们可以根据线性调频信号的频移和时延间的强耦合特性，实现加入移频干扰的灵巧噪声干扰。移频干扰作为对抗相参雷达的有效方法，是将干扰机截获的雷达信号进行频率调制，再转发出去，移频干扰经脉冲压缩处理之后，峰值将偏离信号的峰值，从而形成假目标，对雷达检测目标造成影响^[7]。

根据傅立叶变换原理：_，将S(f)进行移频，移频的结果就相当于在时域乘了 ，我们会得到以下结果：_，

已知线性调频信号的时域表达式为：

（11）

那么可以得到匹配滤波器的响应函数为：

（12）

频移后的信号经过匹配滤波后的结果为：

（13）

进行积分后可得：

（14）

一般情况下目标运动产生的多普勒频移很小，而移频干扰是干扰机接收到雷达信号后进行频率调制，这时的附加频移量将远大于目标产生的多普勒频移。设移频量分为为1MHz和5MHz进行仿真，结果如图5所示。

图5 加入移频的灵巧噪声干扰脉冲压缩后波形

可以看出加入移频干扰后，灵巧噪声干扰的压缩结果在目标前后都可以产生，而且频移量越大，在目标前后更宽的位置上产生干扰。移频干扰充分利用了线性调频信号速度和距离的强藕合特性，当然，由于移频干扰将会引起能量损失，压缩峰值会有所降低。与卷积调制干扰和延时干扰相比，它的干扰能量利用率不高。

5 结束语

本文研究了线性调频信号的时、频域特性及针对线性调频信号的灵巧噪声干扰样式。 通过仿真结果和分析得出，卷积调制干扰由于可以获得压缩增益，因而干扰能量的利用效率较高，可以在较小的干扰功率下达到脉内多假目标干扰的理想效果，但是只能在目标之后产生假目标，利用线性调频信号速度和距离的强藕合特性，运用移频干扰的原理，灵巧噪声干扰的压缩结果在目标前后都可以产生，是一种干扰效果比较好的干扰样式。

参考文献

1. 赵国庆.雷达对抗原理.[M].西安:西安电子科技大学出版社，1999.

2. 林茂庸，柯有安.雷达信号理论[M].北京:国防工业出版社，1981.

3. 张汉伟，徐才宏.对LFM脉冲压缩雷达的干扰研究与仿真分析. 舰船电子对抗, 2010,33(6),22-26

4. 张煌，杨绍全.对线性调频雷达的卷积干扰技术[J].电子与信息学报，2007(6):140& 1411.

5. 奕林.灵巧噪声干扰的建模仿真研究「D].西安:西安电子科技大学.2009..

6. 徐晓阳，包亚先，周宏宇.基于卷积调制的灵巧噪声干扰技术[fJl.现代雷达，2007,29(5):28-31.

7. 黄翀鹏，王剑，徐保国. 线性调频脉冲的移频干扰性能研究[J]. 系统工程与电子技术. 2013,35(5)