（海軍航空大學(xué)岸防兵學(xué)院 煙臺 264001）

1 引言

隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同體制雷達(dá)的應(yīng)用，使得雷達(dá)分辨目標(biāo)的能力有很大的提升，抗干擾性能越來越優(yōu)異。數(shù)字射頻存儲技術(shù)的應(yīng)用，可以快速、準(zhǔn)確、有效地采取對抗措施［1-4］。DRFM具有存儲能力可以復(fù)制雷達(dá)發(fā)射信號特征信息，可以有效地對現(xiàn)代雷達(dá)實施干擾。由于DRFM具有良好的在線編程控制能力，靈巧方便，體積重量小等優(yōu)點，故備受各國重視。國內(nèi)由于起步較晚，在DRFM研究方面具有較大的發(fā)展前景，研究DRFM技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢具有重大意義。

2 DRFM技術(shù)原理、發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

2.1 DRFM技術(shù)原理

典型的DRFM系統(tǒng)如圖1所示，由ADC模塊，存儲與調(diào)制器模塊，DAC模塊以及時鐘工控模塊組成［5］。將截獲的雷達(dá)信號由ADC模塊下變頻的基帶信號進(jìn)行高速采樣，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，存儲在存儲與調(diào)制器模塊，其保留了雷達(dá)信號攜帶的細(xì)微特征信息，在需要實施干擾時，調(diào)制上特定的目標(biāo)信息，再由DAC模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，最后經(jīng)上變頻模塊將中頻信號轉(zhuǎn)換成高頻信號，由天線發(fā)射出去。

圖1 DRFM系統(tǒng)組成

2.2 DRFM發(fā)展及現(xiàn)狀

從1975年英國第一臺DRFM研制成功，經(jīng)過幾十年的發(fā)展與深入研究，伴隨著高速采樣技術(shù)、半導(dǎo)體工藝以及電路結(jié)構(gòu)等技術(shù)的進(jìn)步，使得DRFM在量化方式、瞬時帶寬、存儲時間、存儲方式以及雜散性能等方面的性能有了質(zhì)的飛躍。

相比于傳統(tǒng)的單通道DRFM技術(shù)，文獻(xiàn)［6～7］提出正交雙通道DRFM實現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及信道化寬帶數(shù)字射頻存儲系統(tǒng)，最大將瞬時帶寬提升了一倍；除此之外，量化方式與瞬時帶寬也有關(guān)系，采用相位量化比幅度量化容易獲得大帶寬，但是降低了輸出信號的信噪比［8］。限于硬件性能的原因，DRFM儲器多采用一位量化方式，導(dǎo)致其性能不理想；隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，美國所研制型號為KOR-1027的DRFM采用4位相位量化方式，與同代產(chǎn)品相比在瞬時帶寬以及雜散性能方面有了較大的提升［9］，這方面我國經(jīng)過長期的研究發(fā)展，目前已經(jīng)將量化位數(shù)8位的DRFM應(yīng)用于電子作戰(zhàn)系統(tǒng)［10］。DRFM經(jīng)過發(fā)展可以調(diào)制上目標(biāo)散射特性，使雷達(dá)難以分辨目標(biāo)真假［11］；在存儲時間方面，美國生產(chǎn)的型號為Anaren的DRFM存儲時間為250μs；21世紀(jì)初，英國EWST公司所研制的電子對抗模擬器，最大存儲時間長達(dá)500μs。

DRFM經(jīng)過幾十年的研究，已經(jīng)得到長足的發(fā)展，在各個領(lǐng)域應(yīng)用逐漸成熟，但各方面的性能仍需要不斷的完善。研制低雜散特性、大存儲的DRFM系統(tǒng)迫在眉睫［5］；隨著新體制雷達(dá)的出現(xiàn)，雷達(dá)帶寬不斷增加，且實戰(zhàn)中電子干擾所處的電磁環(huán)境具有多種輻射源，綜合使用時頻譜范圍更寬，迫使DRFM瞬時帶寬的增加；硬件方面的研制依舊任重道遠(yuǎn)，器件的衰落特性，存儲容量等都會給電子對抗的實際應(yīng)用中帶來影響。

2.3 DRFM軍事應(yīng)用

數(shù)字射頻存儲概念的提出主要是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前軍事領(lǐng)域主要應(yīng)用于電子干擾［12～19］和雷達(dá)射頻模擬器［20～25］的研制兩個方面。

2.3.1 電子干擾

隨著雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)體制的發(fā)展，深度學(xué)習(xí)等一系列目標(biāo)識別算法的應(yīng)用［26～30］，使得傳統(tǒng)的欺騙干擾容易被雷達(dá)所識別而剔除。由于DRFM的諸多優(yōu)點，備受電子干擾領(lǐng)域?qū)W者的青睞。DRFM可以“存儲”截獲的雷達(dá)信號一些諸如相位等細(xì)微特征，干擾信號樣式靈活具有高度相干性，且能調(diào)制上真實目標(biāo)的散射特性，即產(chǎn)生的假目標(biāo)不僅可以獲得與真實目標(biāo)相同的相干處理增益，而且具有類似的散射特性［11］，使得雷達(dá)難以分辨。

本文針對雷達(dá)發(fā)射信號不同、雷達(dá)體制不同，對于DRFM所采取的具體干擾方式進(jìn)行論述。

信號模式層面，雷達(dá)技術(shù)日新月異，發(fā)射的信號越來越復(fù)雜。有線性調(diào)頻信號、非線性調(diào)頻信號、相位編碼信號、步進(jìn)頻信號、攜帶極化編碼信息的信號以及經(jīng)過復(fù)雜調(diào)制的信號等。基于DRFM的電子干擾，基本上均為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾，無論信號形式如何，其工作流程為截獲雷達(dá)信號、存儲雷達(dá)信號、添加干擾信息、發(fā)射假目標(biāo)信號。其中在添加干擾信息這一過程由于信號形式不同，調(diào)制的方法也不盡相同；如線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)，由于雷達(dá)信號在時間與多普勒頻率之間存在較強(qiáng)的耦合性，故在干擾時采用移頻干擾的方法［16］，達(dá)到欺騙雷達(dá)的效果。

對于不同的雷達(dá)體制，在實施干擾時具體的實現(xiàn)方法不同。相控陣?yán)走_(dá)由于其在掃描方式、脈沖重復(fù)頻率以及脈沖寬度等方面變化靈活，這就要求DRFM對截獲信號的采樣方式、調(diào)制方法、轉(zhuǎn)發(fā)速度等方面靈活多變。脈沖多普勒雷達(dá)，采用相干脈沖串信號，對回波進(jìn)行相參積累，具有較強(qiáng)的抗非相干干擾能力；基于DRFM的電子干擾不僅具有高度相干性，還可以通過既定的轉(zhuǎn)發(fā)間隔，靈活控制包含距離、速度信息的一系列假目標(biāo)［31］。對于具有測高性能的雷達(dá)，一般的假目標(biāo)逼真度較低，易被剔除，文獻(xiàn)［19］基于無人機(jī)控制以及DRFM干擾，使得假目標(biāo)運(yùn)動狀態(tài)更加逼近真實目標(biāo)，這說明基于DRFM進(jìn)行的干擾不僅需要對截獲的信號進(jìn)行調(diào)制，還需要平臺本身的配合與控制。

2.3.2 DRFM在射頻仿真中的應(yīng)用

DRFM技術(shù)除廣泛應(yīng)用于電子干擾以外，還普遍應(yīng)用于雷達(dá)射頻模擬器領(lǐng)域，用于測試評價以及雷達(dá)系統(tǒng)研發(fā)，故各個國家均十分重視射頻仿真技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。

美國諾·格公司研究開發(fā)了龐大的電磁環(huán)境作戰(zhàn)模擬器（CEESIM）可以模擬復(fù)雜動態(tài)電磁環(huán)境，可以有效地對雷達(dá)等電子戰(zhàn)設(shè)備進(jìn)行測試。南非航空電子設(shè)備公司研制小型雷達(dá)信號模擬器具有重量輕，便于攜帶的優(yōu)點，且能模擬產(chǎn)生6個固定頻率的模擬信號［32］。相比于國外，我國射頻仿真領(lǐng)域起步較晚，初期大多是模擬單個點目標(biāo)，或者多個點目標(biāo)的組合，反映復(fù)雜環(huán)境可視化模擬研究較弱。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，射頻仿真領(lǐng)域已初具規(guī)模；文獻(xiàn)［20］基于DRFM與數(shù)字圖像合成器，實現(xiàn)了高分辨雷達(dá)目標(biāo)回波模擬器，可以逼真的模擬復(fù)雜目標(biāo)的一維距離像；陳雷［22］等以DRFM為核心完成了基于目標(biāo)特性的寬帶雷達(dá)目標(biāo)回波信號實時重構(gòu)系統(tǒng)，具有較好的模擬精度；南京航空航天大學(xué)對相參雷達(dá)所處電磁環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)的模擬，并對某型雷達(dá)進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示，研制的模擬器系統(tǒng)可以精確、穩(wěn)定地工作［24］。

3 發(fā)展趨勢

隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)干擾技術(shù)發(fā)展也是突飛猛進(jìn)，DRFM以其優(yōu)異的性能愈來愈受電子干擾領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?。但是DRFM的發(fā)展依舊存在著不足，先進(jìn)的干擾理論由于硬件工藝的落后，不能應(yīng)用于裝備，只能在軟件仿真中實現(xiàn)；對先進(jìn)的雷達(dá)如相控陣?yán)走_(dá)、認(rèn)知雷達(dá)以及MIMO雷達(dá)等無法實施有效的干擾；對復(fù)雜的信號波形不能很好地采樣存儲，甚至暴露自己的干擾信息。故，DRFM依舊有很大的發(fā)展空間，以下是對DRFM發(fā)展的展望。

3.1 對新體制雷達(dá)的有效干擾

不同體制的雷達(dá)，根據(jù)其發(fā)射信號特點以及探測目標(biāo)的原理進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾。相控陣?yán)走_(dá)其發(fā)射信號具有截獲概率低的特點，抗干擾能力較強(qiáng)；且其波束指向、駐留時間控制靈活，可以對不同方位實施探測；對僅用一部干擾機(jī)實施有效干擾提出了很大的挑戰(zhàn)。成像雷達(dá)發(fā)射寬帶信號，對目標(biāo)進(jìn)行成像、識別；單個脈沖時間較長，對DRFM的存儲方式以及存儲量提出了更高的要求?；诖耍粌H要求改善硬件工藝提升DRFM的存儲性能，更需要發(fā)展有效的信號存儲技術(shù)，以降低DRFM應(yīng)用對存儲性能的要求［33］。

3.2 對復(fù)雜信號波形的有效處理

在雷達(dá)抗干擾中，發(fā)射復(fù)雜波形抗干擾具有較好的抗干擾能力，其針對DRFM采樣、存儲、調(diào)制、轉(zhuǎn)發(fā)需要處理時間以及對發(fā)射信號“加密”處理而進(jìn)行的主動抗干擾方式［34～35］，這就要求提升芯片工藝，增加存儲量，對截獲的雷達(dá)信號進(jìn)行快速處理，以應(yīng)對雷達(dá)發(fā)射的復(fù)雜波形。DRFM可以準(zhǔn)確復(fù)制雷達(dá)信號的信息，但是無法預(yù)知雷達(dá)下一時間的發(fā)射信號，文獻(xiàn)［36］基于脈沖分集理論發(fā)射攜帶水印的信號，利用回波信號延遲的時間，對比回波上數(shù)字水印的不同，以達(dá)到抗DRFM干擾的效果。這就要求DRFM在延遲轉(zhuǎn)發(fā)之前，利用深度學(xué)習(xí)等有效算法，破譯敵方信號的規(guī)則，有針對性地延遲轉(zhuǎn)發(fā)干擾。

3.3 對DRFM器件特性的改善

對抗基于DRFM的欺騙干擾，不僅有發(fā)射復(fù)雜信號波形的主動抗干擾方式，還有基于DRFM組成器件固有特性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)信號與真實目標(biāo)回波信號差異進(jìn)行的抗干擾識別?；贒RFM轉(zhuǎn)發(fā)信號的相位量化特性，以識別干擾信號［37］；除此之外在進(jìn)行采樣量化時，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)信號有諧波分量產(chǎn)生，易被識別。故，今后研究干擾算法的同時應(yīng)提高DRFM各個組成器件的工藝水平，可以高逼真地模擬出假目標(biāo)信號。

3.4 高逼真的欺騙干擾

隨著寬帶雷達(dá)的應(yīng)用，真實目標(biāo)的回波不再是點目標(biāo)，而是由許多強(qiáng)散射點的回波疊加之和，且回波中包含著極化信息；所以基于DRFM的轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾在對信號進(jìn)行調(diào)制時，需要添加真實目標(biāo)的散射特性，以使得假目標(biāo)更加逼真；在對截獲的信號進(jìn)行量化、采樣時的量化方法以及量化位數(shù)也會影響假目標(biāo)的逼真性；除此之外，考慮到假目標(biāo)個數(shù)、假目標(biāo)在高度、角度、速度、距離之間的耦合關(guān)系，在程序設(shè)置時應(yīng)更加謹(jǐn)慎，也是當(dāng)前急需解決的問題。

3.5 智能化欺騙干擾

認(rèn)知雷達(dá)是新一代智能雷達(dá)系統(tǒng)，在雷達(dá)信號的接收與發(fā)射具有自適應(yīng)能力，可以與環(huán)境進(jìn)行交互學(xué)習(xí)，以調(diào)整自身的參數(shù)，提高對環(huán)境的適應(yīng)性能［38］?；贒RFM的轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾靈活多變，對信號的采樣、存儲方式以及調(diào)制多種多樣；但是只能按照既定的程序進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理，沒有達(dá)到自適應(yīng)，可調(diào)節(jié)的能力。隨著人工智的發(fā)展，逐漸應(yīng)用于各個領(lǐng)域，但是在DRFM方面卻少有研究；將人工智能技術(shù)應(yīng)用于DRFM工作流程中，以使其能夠根據(jù)環(huán)境，自主選擇信號量化方式、采樣率、量化位數(shù)、存儲方式以及調(diào)制方法等，以適應(yīng)復(fù)雜的電磁環(huán)境。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的干擾方式無法有效地在復(fù)雜的電磁環(huán)境中實施干擾；DRFM技術(shù)至今，已得到長足的發(fā)展，在電子對抗，射頻仿真領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但是在具體應(yīng)用上依舊存在著許多不足，有很大的發(fā)展空間，依舊是電子戰(zhàn)領(lǐng)域研究的熱點。