任麗莉 , 趙毅寰 ,2, 沈 康 ,2
(1.中國空空導彈研究院 河南 洛陽 471009;2.航空制導武器航空科技重點實驗室 河南 洛陽 471009)
隨著科學技術的發(fā)展,電子對抗技術在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中占據(jù)越來越重要的地位,干擾與抗干擾成為最熱門的研究課題之一?,F(xiàn)代脈沖多普勒雷達普遍采用相參脈沖、脈沖壓縮、超低副瓣天線、旁瓣對消(SLC)及旁瓣消隱(SLB)等抗干擾技術,具有時寬大、帶寬大、天線增益高和副瓣低等特點,能夠大大抑制雜波和非相參干擾[1]。因此,普通的壓制干擾和欺騙式干擾已經很難對其產生顯著的干擾效果。
靈巧噪聲是一種新型干擾,它不但具有壓制干擾的特點又具有欺騙干擾的性質,筆者采用數(shù)字儲頻(DRFM)技術,利用卷積調制的方式建立了靈巧噪聲干擾模型,給出了仿真結果,并對該噪聲對脈沖多普勒雷達的干擾效果進行了仿真分析。
脈沖多普勒雷達是一種利用多普勒效應檢測目標信息的脈沖雷達。這種雷達為全相參雷達,不僅具有脈沖雷達的距離鑒別力和連續(xù)波雷達的速度鑒別力,而且具有較強的雜波抑制能力,能在較強雜波背景中分辨出動目標回波。
假設連續(xù)波多普勒雷達信號為:
式中A為信號幅度,f0為信號中心頻率。
調制函數(shù) u(t)為:
則脈沖多普勒雷達信號數(shù)學模型可以表示為:
靈巧噪聲干擾是一種新型干擾,既具有壓制干擾的特點又具有欺騙干擾的性質,可以根據(jù)干擾對象和干擾環(huán)境靈活變化,產生與目標回波信號非常相似的干擾信號[2]。靈巧噪聲干擾要求比真正的噪聲干擾要更多地了解敵方雷達的信息,包括敵方雷達發(fā)射信號的頻率、脈寬、重復頻率等,不僅在頻域上瞄準目標信號中心頻點,時域上也與目標信號重疊,使能量集中在雷達信號帶寬內,能對雷達信號起到更好壓制作用,并且大大降低了SLB或SLC抗干擾技術的性能[4]。它可以根據(jù)不同雷達信號的結構特征,選擇干擾效果最好、針對性最強的干擾信號樣式,自適應地改變干擾信號形式和參數(shù),以達到最好干擾效果。
產生靈巧噪聲信號有多種方法,現(xiàn)普遍采用數(shù)字射頻存儲(DRFM)技術來實現(xiàn),其干擾機組成框圖如圖1所示。
圖1 靈巧噪聲干擾機組成框圖Fig.1 Composition block diagram of smart noise jamming system
被干擾雷達的發(fā)射脈沖經接收、放大以后,與本振信號混頻,再由A/D采樣形成數(shù)字中頻信號,直接送入數(shù)字射頻存儲器,與經過調制的噪聲信號通過信號合成器形成靈巧噪聲的數(shù)字信號,由D/A轉換成中頻模擬信號,然后調制到原來的頻段,經過天線發(fā)射進行干擾。
文中靈巧噪聲選用卷積調制的方法產生,具體方法如下:
假設噪聲為白噪聲,表達式為 n(t),通過帶通濾波器 h1(t)濾波后形成窄帶白噪聲 n1(t),經 Hilbert變換 h2(t)后形成復信號n2(t),即為所求的調制信號,其表達式為
假設目標距離為R,彈目相對速度為v,則雷達回波信號表達式
則靈巧噪聲表達式為
為了驗證靈巧噪聲對脈沖多普勒雷達的干擾作用,下面對其進行仿真試驗給出仿真結果。
雷達參數(shù)選取如下:脈沖多普勒雷達的中心頻率f0=15GHz,脈沖重復頻率 fr=50 kHz,脈沖寬度 Tp=5 μs。
目標參數(shù)選取如下:彈目初始距離為20 km,目標初始速度為300 m/s,導彈速度為初始速度為700 m/s,干信比為30 dB。
干擾參數(shù)選取如下:參加調制的信號是均值為0,方差為1的高斯白噪聲,帶寬為1 MHz。
則靈巧噪聲干擾信號頻譜如圖2所示。
圖2 靈巧噪聲頻譜圖Fig.2 Spectrum of smart noise jamming
假設目標和導彈對飛,且為勻速運動,則目標+靈巧噪聲干擾在時域和頻域上仿真結果如圖3、圖4所示。
圖3 目標+靈巧噪聲干擾時域圖Fig.3 Time domain figure of target and smart noise jamming
圖4 目標+靈巧噪聲干擾頻域圖Fig.4 Frequency domain figure of target and smart noise jamming
通過圖3、圖4可以看出,靈巧噪聲信號在時域上完全與目標回波信號重疊,使干擾能量更加集中的疊加在目標信號上;頻域上完全覆蓋目標信號中心頻率,干擾信號由幅度隨機起伏的脈沖組成,有著與噪聲干擾相似的不確定性,形成密集的假目標信號,對目標信號起到了良好的壓制作用。
接收機所獲能量仿真結果如圖5所示。
圖5 接收機所獲能量仿真圖Fig.5 Simulation results of receiver energy
通過圖5可以看出干擾信號能量完全覆蓋目標信號,在加入干擾信號后,脈沖多普勒雷達完全被靈巧噪聲干擾,達到了良好的干擾效果。
文中主要研究了靈巧噪聲干擾形成原理,利用卷積調制方式建立數(shù)學模型,以脈沖多普勒雷達為對象進行了仿真試驗。仿真結果表明,靈巧噪聲干擾不僅能夠像噪聲干擾一樣在頻域上對雷達信號起到壓制作用,還被調制在時域上具有了欺騙干擾的性質,對脈沖多普勒雷達信號具有顯著的干擾效果。
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