于勝云，左 佑，高希光

(桂林長海發(fā)展有限責(zé)任公司，廣西 桂林 541001)

多通道數(shù)字干擾源設(shè)計與實現(xiàn)

于勝云，左 佑，高希光

(桂林長海發(fā)展有限責(zé)任公司，廣西 桂林 541001)

為應(yīng)對日益復(fù)雜的電子戰(zhàn)環(huán)境，采用多通道數(shù)字干擾源技術(shù)，一部發(fā)射機可同時發(fā)射多個干擾信號，從而實現(xiàn)同時對多部雷達(dá)實施壓制式和欺騙式干擾。針對電子對抗領(lǐng)域中干擾源的實際應(yīng)用，闡述了多通道數(shù)字干擾源的數(shù)字模型，設(shè)計了一種大帶寬數(shù)字信道化干擾源的技術(shù)方案，并用MATLAB進行了原理仿真，最后采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)給出了該技術(shù)的工程實現(xiàn)方法，實際測試結(jié)果顯示：所設(shè)計的數(shù)字干擾源具有瞬時帶寬大、能對多部雷達(dá)信號進行壓制式和欺騙式干擾等特點。

數(shù)字干擾源；數(shù)字信道化；多相濾波；現(xiàn)場可編程門陣列

0 引 言

現(xiàn)代雷達(dá)電子戰(zhàn)面臨的電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的數(shù)字射頻存儲器(DRFM)的干擾機多采用分時工作，在某一時刻只能干擾1部雷達(dá)，其干擾作戰(zhàn)效能低下，要做到同時發(fā)射多個信號，就需要用多部發(fā)射機并聯(lián)工作，構(gòu)成1個發(fā)射機陣列來實現(xiàn)，這無疑會大大增加成本。1個干擾源能同時干擾多部威脅雷達(dá)成為干擾機發(fā)展的重要方向。采用數(shù)字干擾源(DJS)技術(shù)可以使用1部發(fā)射機同時發(fā)射多個干擾信號，從而同時對多部雷達(dá)實施壓制式和欺騙式干擾，并且針對頻率固定的雷達(dá)信號，完全可以對其分析以得到最佳的干擾方法，對脈沖進行干擾調(diào)制后發(fā)出,以達(dá)到最優(yōu)干擾的目的[1-2]。

1 數(shù)字干擾源(DJS)的原理及模型

設(shè)有4部工作頻率固定的雷達(dá)，工作頻率分別為f0,f1,f2,f3，用數(shù)字射頻存儲器將信號分別存儲，然后分析其信號類型，選擇1個最佳的干擾調(diào)制方式，調(diào)制形成的信號序列為S0(n),S1(n),S2(n),S3(n)，經(jīng)數(shù)字合路器相加后統(tǒng)一送到D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后經(jīng)上變頻器混頻后輸出射頻信號,由發(fā)射機輸出，其原理框圖如圖1所示[3-4]。

采用信道化技術(shù)實現(xiàn)多通道干擾源。這種干擾源不僅能同時發(fā)射整個處理帶寬(0～fs)內(nèi)所有信道上的信號(信號數(shù)取決于信道劃分)，而且具有很高的運算效率，實時處理能力強，結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)性強。

(1)

把這I個移頻信號相加，即可得到發(fā)射信號Y(ω)。實現(xiàn)原理如圖2所示。

下面推導(dǎo)基于多相結(jié)構(gòu)的信道化干擾源模型，這種模型計算效率高，易于實現(xiàn)。由圖2可得：

(2)

由于:

(3)

把式(1)代入式(3)可得：

yρ(r)=

(4)

令：

(5)

(6)

(7)

(8)

最后得：

(9)

根據(jù)上述推導(dǎo)過程，整個信道化干擾源的數(shù)字模型如圖3所示。

由圖3可見，在該模型中不僅內(nèi)插器移到了濾波器之后，使大量的運算在低數(shù)據(jù)率(基帶采樣率)條件下進行，而且每一支路的濾波器從原先的原型低通濾波器h(n)變?yōu)閔(n)對應(yīng)的多相分量hρ(r)，其運算量大大減小，圖中的數(shù)字傅里葉變換(DFT)可以采用高效算法快速傅里葉變換(FFT)來實現(xiàn)，能確保實時處理。低通原型濾波器可由MATLAB軟件計算得到。原型低通濾波器使用Park-McClellan算法，這種算法利用Remez交換算法和切比雪夫逼近理論來設(shè)計濾波器，使實際濾波器的幅頻響應(yīng)最優(yōu)地擬合理想濾波器的幅頻響應(yīng)，被稱之為最優(yōu)濾波器。又因為其在頻域內(nèi)濾波器呈現(xiàn)等波紋特點，因此被稱為等紋波濾波器[5-11]。

2 DJS仿真

為了驗證上述過程，用MATLAB軟件對其進行仿真。設(shè)1個信道化干擾源，其通道數(shù)I=8，中頻采樣率Fs=20 MHz，數(shù)字/模擬(D/A)變換的工作頻率fs=400 MHz時的8個調(diào)幅(AM)信號的信道化合成仿真結(jié)果如圖4所示。

從仿真圖可以看到，8個干擾信號都能正確地產(chǎn)生，并且幅度也與仿真設(shè)定時一致，沒有出現(xiàn)某個信號被壓制的情況。

3 DJS工程實現(xiàn)

圖5所示為1個32路DJS的組成框圖。1～32路數(shù)字信號經(jīng)過32路信道化數(shù)字合成為1路數(shù)字中頻信號，然后通過高速D/A還原為中頻信號，再通過上變頻器變到需要的射頻頻段，最后用發(fā)射機放大輸出。數(shù)字信號的來源可以是多種多樣的，可以是DRFM、數(shù)字化接收機或脈內(nèi)分析器存儲的雷達(dá)信號，也可以是計算機根據(jù)接收機的信息產(chǎn)生的示假信號或窄帶調(diào)制噪聲。

32路數(shù)字信道化合成器可以用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)。ALTERA公司的STRATIXII系列FPGA集成度高，速度快，擁有豐富的片內(nèi)邏輯、存儲器和數(shù)字信號處理(DSP)運算單元，非常適合作大型的數(shù)字信號處理。以EP2S60為例，它采用90 nm工藝，擁有60 440個等效邏輯單元(LE)，12個片內(nèi)鎖相環(huán)(PLL)，總共超過2M位的存儲器，144個18×18 bit的乘法器，以及豐富的I/O資源，完全能夠勝任上述數(shù)字信道化干擾源的實現(xiàn)。通過在ALTERA公司的QUARTUSII軟件仿真可以知道，使用1片EP2S60能夠?qū)崿F(xiàn)32通道的數(shù)字干擾源。

4 結(jié)束語

基于多相濾波器結(jié)構(gòu)的數(shù)字信道化干擾源能夠在保證大瞬時帶寬和多信號真實還原的前提下大大簡化設(shè)計，能夠在單片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)。該數(shù)字干擾源能用1部發(fā)射機同時發(fā)射多個干擾信號，從而對多部雷達(dá)實現(xiàn)同時干擾，這種高效的工作方式?jīng)Q定了該數(shù)字干擾源將在未來電子戰(zhàn)中有著較好的應(yīng)用前景。

[1] 趙國慶.雷達(dá)對抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2012.

[2] 耿曉宇.多目標(biāo) DJS 波形合成技術(shù)研究[D].西安:西安電子科技大學(xué)，2014.

[3] 吳陸曉東.任意波形發(fā)生器數(shù)字模塊的硬件設(shè)計[D]. 成都:電子科技大學(xué),2011.

[4] 姜紅軍.基于DJS的微波超視距干擾應(yīng)用研究[J].信息化研究,2014,40(4)：16-19

[5] 肖迎.多路 DJS 射頻噪聲干擾波形合成技術(shù)研究[D].西安;西安電子科技大學(xué),2014.

[6] 黨雙平,湯亞波.壓制性雷達(dá)干擾無人機的支援干擾動態(tài)效能建模[J].火力與指揮控制,2014,39(7):143-151.

[7] 李欣,彭世蕤,潘誼春.量化誤差對數(shù)字波形合成信號的影響分析 [J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2008,36(3):78-82.

[8] 劉云光,和玉竹.基于DDS 快速跳頻的時分多信道干擾的實現(xiàn)[J].火控雷達(dá)技術(shù),2013,42(4):81-86.

[9] 韓珂.DJS 壓制干擾波形的快速生成技術(shù)研究[D].西安:西安電子科技大學(xué),2011.

[10] 張石艷，徐國平，杜菊華.基于DDS的掃頻干擾信號產(chǎn)生技術(shù)[J].航天電子對抗,2012,28(4):59-61.

[11] 李瑞.DJS 欺騙干擾波形的快速生成技術(shù)研究[D].西安:西安電子科技大學(xué),2011.

DesignandRealizationofMultichannelDigitalJammingSource

YU Sheng-yun,ZUO You，GAO Xi-guang

(Guilin Changhai Development CO.,LTD,Guilin 541001,China)

For antagonizing increasingly complicated electronic warfare circumstance,the technology of multi-channel digital jamming source (DJS) is adopted.A transmitter can transmit multiple jamming signals synchronously,thereby blanket jamming and deception jamming are performed to multiple radars synchronously.Aiming at the practical application of jamming resource in electronic countermeasure field,this paper expatiates the digital model of multi-channel digital jamming resource,designs a technology project of broadband digital channelized jamming resource,and uses MATLAB to perform the principle simulation,finally uses field programmable gate array (FPGA) technology to give the engineering realization method of the technology.The practical test result shows that the designed digital jamming resource has characteristics of wide band and can perform blanket jamming & deception jamming to multiple radars signals,etc.

digital jamming source;digital channelization;multiphase filter;field programmable gate array

TN972

：A

：CN32-1413(2017)04-0020-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.04.006

2016-11-22