楊 沛，萬連城，莊 俊，王 鵬

(1.中國洛陽電子裝備實驗中心，河南 洛陽 471003；2.西安電子科技大學，陜西 西安 710071)

機(彈)載自衛(wèi)干擾設備主要用于突防任務中對敵方雷達實施壓制或欺騙干擾，掩護自身目標[1-2]。為減小干擾設備規(guī)模和提高干擾效能，機(彈)載干擾設備常采用相參干擾體制[3-4]，通過復制轉發(fā)雷達脈沖實施干擾。從雷達角度觀測，常規(guī)轉發(fā)式假目標往往滯后于載體目標回波，不能實現(xiàn)自衛(wèi)干擾的目的[5]。間歇采樣干擾通過短時的采樣-轉發(fā)技術，產生離散的窄脈沖串[6]，經雷達脈沖壓縮處理能夠實現(xiàn)超前干擾，達到掩護載體突防的目的。

典型的間歇采樣轉發(fā)干擾信號系統(tǒng)基于DRFM實現(xiàn)[7-9]，其基本工作流程是干擾機對截獲的大時寬雷達信號高保真地采樣其中的一小段，再進行調制處理轉發(fā)，然后采樣與轉發(fā)分時交替工作直至大時寬雷達信號結束。間歇采樣干擾的參數(shù)主要包括采樣周期、采樣脈沖占空比，試驗中發(fā)現(xiàn)不同的參數(shù)設置會對干擾效果產生影響。本文通過理論推導和仿真驗證，分析了采樣周期和采樣脈沖占空比對干擾信號經雷達脈沖壓縮處理后輸出結果的影響，提供了采樣周期和采樣脈沖占空比的取值范圍，為試驗中干擾參數(shù)設置提供參考。

1 間歇采樣干擾信號的脈沖壓縮輸出

1.1 間歇采樣信號及其頻譜

(1)

(2)

式中，幅度加權系數(shù)為an=τfssa(nπτfs) ?？梢?，p(t)的偶數(shù)次諧波分量為零，奇數(shù)次諧波分量的幅度隨著n的增大而遞減。

設雷達的發(fā)射信號為y(t)，脈沖寬度為T，帶寬為B，其頻譜為Y(f)。干擾機截獲到雷達信號后，對其進行間歇采樣處理，采樣后的信號及其頻譜可分別表示為[11]

xs(t)=p(t)y(t)

(3)

XS(f)=p(f)*Y(f)

(4)

1.2 間歇采樣干擾信號的脈沖壓縮輸出

脈沖壓縮雷達在發(fā)射端發(fā)射寬脈沖信號，在接收端引入一個壓縮網(wǎng)絡，從而得到窄脈沖，確保距離分辨率不受影響。壓縮網(wǎng)絡一般指匹配濾波器，匹配濾波器的實質是一種使輸出信號的信噪比取得最大的最佳線性濾波器[12-13]。據(jù)此分析間歇采樣干擾信號的脈沖壓縮輸出。

設匹配濾波器的響應為h(t)，間歇采樣干擾信號經過匹配濾波器的輸出為

ys(t)=h(t)*xs(t-t0)

(5)

將式(2)代入式(5)并將p(t)展開，可得

(6)

由式(6)可知，ys(t)由兩部分組成，第一部分稱為主假目標ys1=τ/Ts×y(t)，其為真實目標的復制，幅度為真實目標的τ/Ts。第二部分為次假目標串ys2=2τ/TS∑n=1sin(nπfsτ)/nπfsτ×cos2nπfst×y(t)，它們受2nπfst的調制，相當于真實目標的頻譜搬移到間歇采樣脈沖串p(t)的各次諧波nfs處，幅度為真實目標的τ/Ts×sin(nπτfs)/nπτfs

主假目標與次假目標串形成以主假目標為中心對稱分布的相干假目標串[14]，如圖1所示(假設雷達脈沖寬度為50 μs，目標距離10 km，采樣脈沖占空比20%，采樣周期20μs，干擾信號能量與目標回波能量相同)。

缺鐵性貧血在6歲以下的貧血患者中占90%[2],這主要是由于疾病早期并無特異表現(xiàn),家長難以察覺。此疾病與鐵元素吸收障礙、攝入不足等均有直接關系,機體可見持續(xù)性鐵元素缺乏,進而造成血紅蛋白合成功能下降[3~6],影響細胞充盈程度,最終引發(fā)小細胞低色素性貧血,同時,導致紅細胞體積變化,可見其體積不均勻。地中海貧血則主要是因珠蛋白肽鏈合成障礙所致,根據(jù)其基因型可分為單純性α地貧、單純性β地貧、αβ復合型地貧。其中受基因缺陷影響,不同患兒珠蛋白肽鏈也不盡相同,故而患兒可能會出現(xiàn)不同臨床表現(xiàn),嚴重者可導致進行性溶血性貧血[4~5]。

圖1 間歇采樣干擾信號脈沖壓縮輸出

2 干擾參數(shù)設置對干擾效果的影響研究

由式(6)可知，間歇采樣轉發(fā)干擾的參數(shù)，主要包括采樣周期Ts、采樣脈沖占空比τ/Ts，分別分析其對干擾效果的影響。

2.1 采樣周期Ts對干擾效果的影響

設線性調頻信號為

(7)

式中，A為信號幅度，T為脈沖寬度，f0為信號中心頻率，k為調頻斜率，rect(t/T)為矩形函數(shù)。

將式(7)帶入式(6)，可得間歇采樣干擾信號經過匹配濾波器的輸出包絡為

|ys(t)|=|h(t)*xs(t-t0)|=

(8)

其輸出包絡為辛克函數(shù)形式。由辛克函數(shù)的特性可得，相鄰峰值的間隔為

(9)

由式(9)可知，當雷達信號脈寬T和帶寬B一定時，間歇采樣干擾形成的假目標間隔與采樣周期Ts有關。采樣周期越大，間歇采樣干擾形成的假目標間隔越小。合理設置采樣周期，即可形成滿足需要的不同距離間隔假目標串。

文獻[11]研究表明，當采樣周期TS>1/B時，匹配濾波器有較理想的輸出，確保能夠產生假目標。從頻域看，對線性調頻信號進行間歇采樣相當于進行周期加權拓展[16]，采樣周期越長，拓展周期越短，落入匹配濾波器的周期越多，次假目標的數(shù)量越多。但是采樣周期越長，拓展的次假目標頻譜間會發(fā)生重疊。當滿足Δt>2/B，即TS

2.2 采樣脈沖占空比對干擾效果的影響

由式(6)可知，主假目標的功率由采樣脈沖占空比τ/Ts決定，當τ=Ts/2時，主假目標的功率具有最大值。次假目標串假目標幅度取決于τ/Ts×sin(nπτfs)/nπτfs×cos2nπfst。cos2nπfst對其影響較小，采樣脈沖占空比τ/Ts是影響次假目標串幅度的決定性因素。當采樣周期一定時，調整占空比τ/Ts，可以改變主假目標與次假目標串的幅度比例，即改變干擾功率在各個假目標上的能量分配。

分別設置占空比為20%、30%、40%、50%，計算n為不同值時假目標的幅度加權系數(shù)，即間歇采樣干擾信號經過脈沖壓縮后在各次諧波nfs處的幅度，如表1所示。

表1 假目標串的各次諧波幅度加權系數(shù) /dB

由表1可知，占空比τ/Ts較大時，雖然假目標幅度較大，但主次假目標幅度差也較大，可利用假目標數(shù)量有限；占空比τ/Ts較小時，雖然整個干擾系統(tǒng)輸出的平均功率也較低，但主次假目標幅度差較小。通過增大干擾功率，可以有效利用的假目標數(shù)目增加。但是占空比不宜太小，否則導致間歇采樣干擾信號與雷達信號相干性變差，匹配濾波后嚴重失配，甚至喪失干擾效果。

3 仿真驗證

設置不同干擾參數(shù)，對干擾效果的理論分析進行驗證。LFM雷達參數(shù)設置如下：信號帶寬2.5 MHz，脈沖寬度T=50 μs，雷達信號處理采樣頻率120 MHz；真實目標距離10 km。圖中對干擾信號能量進行了歸一化處理。

3.1 采樣周期Ts對干擾效果的影響

干擾參數(shù)設置為：采樣脈沖占空比20%，采樣周期分別為0.4 μs、10 μs、25 μs、45 μs，干擾功率比目標回波能量增大7 dB。

圖2 不同采樣周期Ts時的干擾效果

由圖2可見，當采樣周期Ts為0.4 μs時，不滿足TS>1/B的條件，匹配濾波器不能產生假目標。當采樣周期為10 μs和25 μs時，即1/BT/2時，主假目標與次假目標串發(fā)生重疊，使得假目標串能量向主假目標集中，假目標形狀發(fā)生變化。

3.2 采樣脈沖占空比τ/Ts對干擾效果的影響

干擾參數(shù)設置為：采樣周期20 μs，采樣脈沖占空比分別為1%、10%、30%、50%。

圖3 不同采樣脈沖占空比時的干擾效果

由圖3可知，當采樣脈沖占空比τ/Ts=1%時，因為占空比太小，導致間歇采樣信號與雷達信號相干性變差，間歇采樣轉發(fā)信號與雷達信號匹配濾波后嚴重失配，喪失干擾效果。當采樣脈沖占空比τ/Ts=10%時，各假目標雖然幅度比較低，但幅度比較均衡。如果加大干擾功率，能夠形成多個假目標，將真實目標淹沒于假目標中。當τ/Ts=30%和50%時，雖然主假目標幅度較大，但次假目標幅度降低較快。同時由于采樣脈沖引起的時間延遲導致真假目標之間的距離增大，形成了假目標遠離真實目標的現(xiàn)象。

綜上可見，當采樣周期保持不變，占空比逐漸增大時，干擾能量逐漸向主假目標和低階次假目標集中，而且次假目標的幅度衰減很快，導致可以有效利用的假目標數(shù)目較少，一般多為3～5個，從而限制了假目標覆蓋的空域范圍。

4 結束語

間歇采樣轉發(fā)干擾利用脈沖壓縮雷達雷達的脈內相干性進行干擾，能夠使得干擾信號經過雷達脈沖壓縮后產生多個距離欺騙的逼真假目標。本文分析了間歇采樣的采樣周期Ts、采樣脈沖占空比τ/Ts對干擾效果的對應關系，并進行了仿真驗證。針對不同的雷達，已知雷達信號脈寬和帶寬等先驗信息的條件下，合理的設置采樣周期、采樣脈沖占空比，并且適當增大干擾功率，能夠形成有效的多假目標干擾，才能對脈沖壓縮雷達產生良好的干擾效果。