李世平

摘 要： 本文在脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭的基礎(chǔ)上，針對拖曳式誘餌干擾，提出一種基于距離分辨的抗拖曳式干擾方法，采用線性調(diào)頻信號，增加導(dǎo)引頭的距離分辨能力，使導(dǎo)引頭能有效區(qū)分目標(biāo)回波和干擾信號。并建立了仿真模型，進(jìn)行數(shù)字仿真，驗證了方法的有效性。

關(guān)鍵詞： 導(dǎo)引頭；誘餌；線性調(diào)頻；仿真

0 引言

拖曳式誘餌是一種針對脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭的有效干擾方法。載機(jī)通過光纖拖曳一個有源干擾發(fā)射裝置轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)信號、對雷達(dá)/導(dǎo)引頭實施假目標(biāo)欺騙干擾。由于拖曳式干擾與載機(jī)間的距離較短且與載機(jī)具有幾乎相同的運(yùn)動特性，在中遠(yuǎn)距離上，不管是迎頭、尾追還是截?fù)?，載機(jī)回波與誘餌干擾信號的多普勒頻率之差小于PD體制導(dǎo)引頭的多普勒頻率分辨單元寬度，PD體制導(dǎo)引頭很難分辨、識別載機(jī)回波與干擾信號（二者的多普勒譜線幾乎重合）。在距離維度上，由于載機(jī)和誘餌具有一定的距離，通常為100m～300m，信號從載機(jī)發(fā)出，傳送到誘餌發(fā)射出來具有一定的時間延遲，如果信號波形的距離分辨率足夠高，則可以通過距離進(jìn)行分辨。本文利用線性調(diào)頻信號的高距離分辨特性，從距離維進(jìn)行目標(biāo)和干擾信號的區(qū)分，對抗簡單轉(zhuǎn)發(fā)式干擾。

1 導(dǎo)引頭工作原理

脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭接收到回波信號后，要對回波信號進(jìn)行處理。通常采用的方法是將三個支路的回波信號分別經(jīng)過匹配濾波、多普勒濾波[1]，然后通過多普勒濾波器組的輸出測量多普勒頻率，采用振幅和差式測角對誤差角進(jìn)行測量。

實現(xiàn)速度跟蹤的關(guān)鍵是如何在頻域形成一個時刻套住目標(biāo)的速度門。在基于FFT的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，可以通過比較相鄰多普勒濾波器的輸出實現(xiàn)多普勒跟蹤。通過目標(biāo)檢測、速度跟蹤系統(tǒng)后，進(jìn)入角度跟蹤系統(tǒng)的回波信息是在速度波門內(nèi)的一段回波信號。分別將速度門內(nèi)的和通道信號、差通道信號的實部取出求和，然后確定角誤差信號。

2 拖曳式干擾原理

拖曳式干擾[2]是一種載體外有源干擾， 載機(jī)通過光纖拖曳一個有源干擾發(fā)射裝置轉(zhuǎn)發(fā)雷達(dá)信號、對制導(dǎo)雷達(dá)實施假目標(biāo)欺騙干擾。在導(dǎo)彈與目標(biāo)距離較遠(yuǎn)的情況下，彈目距離R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于載機(jī)和誘餌的距離L，載機(jī)和誘餌相對于導(dǎo)引頭的張角△θ非常小，則載機(jī)和目標(biāo)的運(yùn)動速度基本相同，二者的徑向速度差也非常小，多普勒頻差小于導(dǎo)引頭的速度分辨率，此時認(rèn)為兩者速度基本相等。在中遠(yuǎn)距離情況下，△θ遠(yuǎn)小于導(dǎo)引頭波束的寬度，誘餌與目標(biāo)同時落入導(dǎo)引頭主瓣波束之內(nèi)，速度跟蹤系統(tǒng)鑒頻特性零點與信號的多普勒頻率重合，同時也與干擾源的多普勒頻率重合，即干擾信號很容易捕獲導(dǎo)引頭速度跟蹤波門。隨著彈目距離的逐步減小，△逐步增大，徑向速度之間差異越來越大，當(dāng)大于多普勒雷達(dá)的速度分辨率時，二者的多普勒譜線將逐步分離。由于干擾信號功率大于目標(biāo)回波信號功率，速度波門將選擇跟蹤干擾源，當(dāng)速度差異大于速度跟蹤波門的寬度時，目標(biāo)信號將逃離到導(dǎo)引頭的速度跟蹤波門之外。

在角度上，拖曳式誘餌對單脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭的角度干擾可以看作空間兩點源對角度跟蹤系統(tǒng)的干擾[3]，如果拖曳式誘餌起作用，導(dǎo)引頭的角度跟蹤系統(tǒng)響應(yīng)會因由第二個反射源的存在而發(fā)生變化。拖曳式誘餌通過電纜或光纜與載機(jī)相連，由載機(jī)拖曳，提供電源，并且控制誘餌的工作，誘餌轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)接收到的信號，并進(jìn)行一定的信號處理，產(chǎn)生干擾波形。由于拖曳式誘餌干擾信號與目標(biāo)回波信號間存在時延和多普勒頻差，即拖曳式誘餌可與目標(biāo)一起對導(dǎo)引頭形成非相干雙點源干擾，對導(dǎo)引頭在角度上造成欺騙干擾，使雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤它們回波信號的能量中心。

在距離上，雷達(dá)距離分辨率是由脈沖的寬度決定的，理論分辨率可表示為

（1）

式中：c為光速；τ為雷達(dá)系統(tǒng)的脈沖寬度。

工程可分辨距離應(yīng)在理論分辨值的基礎(chǔ)上乘以一個系數(shù)。單脈沖雷達(dá)導(dǎo)引頭為窄帶雷達(dá)，典型脈沖寬度為1μs，系統(tǒng)帶寬為1MHz，則距離的理論分辨率為150m。拖曳式誘餌的拖曳線長度L般為75m ～200m，如美波音767軍用運(yùn)輸機(jī)L為91m ～122m，其他戰(zhàn)斗機(jī)的L也在100m左右[4]。當(dāng)載機(jī)由遠(yuǎn)及近，一般脈沖雷達(dá)和導(dǎo)引頭很難從距離上對誘餌和載機(jī)進(jìn)行分辨。

3 線性調(diào)頻抗拖曳式干擾方法

線性調(diào)頻信號是一種大時寬帶寬積信號，具有良好的距離分辨率。其距離分辨能力與調(diào)制帶寬成反比，即

（2）

式中：c為光速；B為調(diào)制帶寬。

線性調(diào)頻信號可采用如下數(shù)學(xué)表達(dá)式表示：

（3）

式中：A（t）為光速；f0為載頻；k=B/τ為調(diào)頻斜率。

取TM=τ，假設(shè)匹配濾波器的輸入是位于位置距離R0處的目標(biāo)回波，對應(yīng)的時延t0=2R0/c，匹配濾波器輸出的信號分量為：

（4）

輸出波形為一個三角波，它的峰值出現(xiàn)在相關(guān)時延為零處，x-t0=x+τ-t或t=τ+t0處。峰值出現(xiàn)在t0+τ時刻，對應(yīng)于目標(biāo)回波實際時延與因果匹配濾波器時延之和。

考慮拖曳式誘餌為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾，不對信號作其它調(diào)制，則干擾信號與回波信號類似，由于誘餌相對于載機(jī)有100m左右的距離，在迎擊狀態(tài)下，經(jīng)脈沖壓縮后，干擾信號相對于回波信號有0.67μs的延時。因此，如果導(dǎo)引頭能將間隔0.67μs的信號區(qū)分開，則導(dǎo)引頭能將目標(biāo)信號和干擾信號區(qū)分開來。在導(dǎo)彈迎擊目標(biāo)的條件下，干擾信號相對于回波信號有延遲，通過選取時延小的信號為目標(biāo)，可在距離維進(jìn)行抗拖曳式干擾。

4 仿真驗證

設(shè)置仿真條件：調(diào)制帶寬20MHz，脈沖寬度4μs，脈沖周期10μs，采樣率200MHz，拖曳纜繩長度100m，干擾類型為轉(zhuǎn)發(fā)干擾，干擾信號比目標(biāo)信號強(qiáng)10dB，載頻為0，回波相對周期起始時刻的延時為5μs。單個脈沖的仿真結(jié)果見圖1。

由圖1可知，采用20MHz帶寬的線性調(diào)頻信號，經(jīng)過脈沖壓縮后，在一個周期內(nèi)能將間距為100m的兩個信號分隔開。在迎擊狀態(tài)的簡單轉(zhuǎn)發(fā)式干擾狀態(tài)下，干擾信號相對于回波信號有一定的時間延遲，因此，在同一脈沖重復(fù)周期中，經(jīng)脈沖壓縮后的干擾信號的時延要比回波信號的大，在多個脈沖中，通過選取時延較小的信號進(jìn)行積累、檢測和跟蹤，可有效地選取目標(biāo)回波信號進(jìn)行跟蹤，從而實現(xiàn)抗簡單轉(zhuǎn)發(fā)式拖曳誘餌干擾。

5 結(jié)論

本文通過采用線性調(diào)頻信號，提高信號的距離分辨率，實現(xiàn)目標(biāo)與干擾信號的有效分辨，從而達(dá)到抗簡單轉(zhuǎn)發(fā)式干擾的目的。通過仿真，驗證了該方法的有效性。

參考文獻(xiàn)

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[3] F Neri.Anti-monopulseJamming Techniques[C].International Microwave & Optoelectronics Conference.2002，2：45-50.

[4] 趙興錄，等.地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)抗拖曳式干擾方法[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2013，35（3）：1-4.