基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ技術(shù)的噪聲調(diào)幅干擾仿真

摘 要：雷達(dá)干擾系統(tǒng)中的干擾信號(hào)設(shè)計(jì)與性能分析是一個(gè)難點(diǎn)。噪聲調(diào)幅信號(hào)是雷達(dá)干擾系統(tǒng)中常用的一種信號(hào)，以噪聲調(diào)幅干擾為例，通過分析噪聲調(diào)幅干擾的原理，建立了一個(gè)簡單的噪聲調(diào)幅信號(hào)模型，利用Simulink語言對(duì)噪聲調(diào)幅干擾進(jìn)行建模仿真，針對(duì)頻率對(duì)準(zhǔn)、頻率瞄準(zhǔn)誤差為半個(gè)中放帶寬和頻率瞄準(zhǔn)誤差大于半個(gè)中放帶寬三種情況得到在不同條件下噪聲調(diào)幅信號(hào)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的干擾效果，結(jié)果顯示在瞄準(zhǔn)式干擾的條件下噪聲調(diào)幅信號(hào)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的干擾效果最為顯著，說明噪聲調(diào)幅信號(hào)適用于瞄準(zhǔn)式干擾。

關(guān)鍵詞：噪聲調(diào)幅干擾;瞄準(zhǔn)式干擾;Simulink;瞄準(zhǔn)誤差

中圖分類號(hào)：TN972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004373X(2008)1503204

Simulation of Noise Amplitude Modulation Jamming Based on Simulink

LIU Yajuan1，LI Wei2，WANG Zhe1

(1.Qingdao Branch，Naval Aeronautical Engineering Academy，Qingdao，266071，China；2.Avitation Technology Support Branch of NED，Beijing，100071，China)

Abstract：Design and performance analysis of jamming signal are difficult in radar jamming system，noise amplitude modulation jamming is a common used signal in the system.Taking an example of noise amplitude modulation jamming，with analyzing the principle of noise amplitude modulation，the model of noise amplitude modulation is built by simulink language.Alignment for frequency，frequency targeting error of the half-bandwidth and frequency of targeting error in more than half the bandwidth of three conditions be put under different conditions noise in the AM signal on the radar systems of interference effects.The jamming resultion is obtained in different conditions.Simulation results is satisfactory in the spot jamming condition.

Keywords：noise amplitude modulation jamming;simulation;spot jamming

1 引 言

Simulink是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。它支持連續(xù)、離散或兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。另外，Simulink還提供一套圖形動(dòng)畫的處理法，使用戶可以方便地觀察到仿真的整個(gè)過程。這些功能正是進(jìn)行雷達(dá)干擾技術(shù)研究分析中亟待解決的問題，本文以雷達(dá)干擾技術(shù)中的噪聲調(diào)幅干擾為例，說明Simulink技術(shù)在雷達(dá)干擾技術(shù)中的應(yīng)用。

2 噪聲調(diào)幅干擾原理

噪聲調(diào)幅干擾是噪聲干擾的一種，其干擾信號(hào)的載波幅度是受噪聲調(diào)制的。

噪聲調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為:uj(t)=［U0+un(t)］cos ωjt(1)則噪聲調(diào)幅干擾信號(hào)的功率譜密度可以表示為：GAM=4∫∞0B(τ)cos ωτdτ

=12U20δ(f-fj)+14Gu(fj-f)+

14Gu(fi+f)(2) 可以看出，噪聲調(diào)幅信號(hào)的頻譜由載頻頻譜和兩個(gè)對(duì)稱的旁頻帶組成，其帶寬等于調(diào)制噪聲頻譜寬度的兩倍。

當(dāng)干擾信號(hào)被雷達(dá)接收機(jī)截獲后，根據(jù)干擾信號(hào)頻率與雷達(dá)接收機(jī)中放的中心頻率之間的關(guān)系，可以得到不同的干擾結(jié)果。

假設(shè)：干擾頻率譜寬度大于中放帶寬，且中放的頻率特性為矩形。

(1) fj=f0

噪聲調(diào)幅干擾的載波頻率fj等于接收機(jī)中放頻率特性的中心頻率f0時(shí)，中放輸出的功率譜為：G0(f)=H(f)2Gi(f)

=12U20δ(f-fj)+14Gu(fj-f)+

14Gu(fj+f)(3)式中: Gu(fj+f)=Gu(fj+f)，f－fj≤Δfr/2

0， 其他f

Gu(fj－f)=Gu(fj－f)，fj－f≤Δfr/2

0，其他f (4)即中放輸出仍包括載波和一對(duì)對(duì)稱的旁頻。

(2) fj－f0=12Δfr

此時(shí)中放輸出的噪聲功率譜為：G0(f)=H(f)2Gu(f)

= 12U20δ(f-fj) + 14G′u(fj-f)，f0 < fj(5)或:G0(f)= H(f)2Gu(f)

= 12U20δ(fj) + 14G′u(fj + f)，f0 > fj(6)式中:

G′u(fj-f)=Gu(fj-f)， fj-f＜Δfr/2

0，其他f(7)

G′u(fj+f)=Gu(fj+f)， f-fj＜Δfr/2

0，其他f(8)

此時(shí)，中放輸出包括載波和上(或下)旁頻帶。

(3) fj－f0≥12Δfr

這時(shí)中放輸出中只包含上(或下)邊帶的部分頻率分量，其實(shí)這就是窄帶噪聲。中放輸出的噪聲包絡(luò)的概率分布為瑞利分布。

3 Simulink動(dòng)態(tài)仿真

3.1 噪聲調(diào)幅干擾仿真

根據(jù)噪聲調(diào)幅干擾的原理，Simulink模型如圖1所示。

圖1 雷達(dá)噪聲調(diào)幅干擾產(chǎn)生模塊圖帶限白噪聲發(fā)生器經(jīng)過調(diào)幅調(diào)制器得到噪聲調(diào)幅信號(hào)，再經(jīng)過傅里葉變換可以近似求得噪聲頻譜圖，如圖2所示。

通過示波器，可以對(duì)雷達(dá)回波調(diào)幅信號(hào)、噪聲調(diào)幅信號(hào)和回波與噪聲疊加后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示(第一欄為模擬雷達(dá)回波調(diào)幅信號(hào)，第二欄為噪聲調(diào)幅信號(hào)，第三欄為回波與噪聲疊加后的信號(hào))。

圖2 噪聲調(diào)幅頻譜圖圖3 示波器Scope顯示結(jié)果通過Scope2可以清楚地看到解調(diào)出載波后，雷達(dá)回波完全淹沒在了干擾信號(hào)中，如圖4所示。

圖4 示波器Scope2顯示結(jié)果3.2 噪聲調(diào)幅干擾效果對(duì)比仿真

在噪聲調(diào)幅干擾的基礎(chǔ)上，根據(jù)干擾機(jī)瞄頻誤差的不同，針對(duì)三種情況，通過仿真對(duì)其干擾效果進(jìn)行對(duì)比。建立Simulink模型如圖5所示。

圖6為仿真試驗(yàn)所選取的載波、噪聲以及二者調(diào)制后的噪聲調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域波形圖。

圖7為仿真試驗(yàn)所選取的載波、噪聲以及二者調(diào)制后的噪聲調(diào)幅信號(hào)的頻譜圖。

4 仿真結(jié)果分析

圖8為頻率對(duì)準(zhǔn)(即fj=f0)情況下中放輸出信號(hào)的頻譜圖，比較圖7中的調(diào)幅信號(hào)頻譜可以看出此時(shí)的輸出為載波和一對(duì)對(duì)稱的旁頻。

圖5 雷達(dá)噪聲調(diào)幅干擾效果對(duì)比Simulink模型圖6 載波、噪聲、噪聲調(diào)幅信號(hào)的波形圖圖7 載波、噪聲、調(diào)幅波的頻譜圖圖9為頻率瞄準(zhǔn)誤差為半個(gè)中放帶寬(即fj－f0=12Δfr)情況下中放輸出信號(hào)的頻譜圖，比較圖7中的調(diào)幅信號(hào)頻譜可以看出此時(shí)輸出的為載波和上(下)旁頻。

圖8 fj=f0時(shí)接收機(jī)中放輸出信號(hào)頻譜圖圖9 fj－f0=12Δfr時(shí)接收機(jī)中放輸出信號(hào)頻譜圖圖10為頻率瞄準(zhǔn)誤差大于半個(gè)中放帶寬(即fj－f0≥12Δfr)時(shí)中放輸出信號(hào)的頻譜圖，可以看出此時(shí)輸出信號(hào)頻譜中不包含載波分量，只包含部分旁頻分量，即此時(shí)輸出全部為噪聲分量。

圖10 fj－f0≥12Δfr時(shí)接收機(jī)中放輸出信號(hào)頻譜圖圖11給出了三種情況下的時(shí)域波形圖。

圖11 不同條件下中放輸出信號(hào)波形圖圖12給出了不同條件下信號(hào)通過檢波后的波形圖，由圖中可以看出：當(dāng)干擾頻率對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)頻率時(shí)，干擾效果最好，當(dāng)干擾頻率與雷達(dá)頻率相差半個(gè)中放帶寬以上時(shí)，起不到應(yīng)有的干擾效果。

由以上分析過程可見，利用Simulink使得對(duì)噪聲調(diào)幅信號(hào)的計(jì)算與分析變得十分方便和直觀。

圖12 不同條件下檢波后各信號(hào)波形圖5 結(jié) 語

在雷達(dá)干擾信號(hào)的設(shè)計(jì)過程中，如果能合理使用Simulink技術(shù)，可以達(dá)到事半功倍的效果。當(dāng)然，本文對(duì)Simulink技術(shù)在雷達(dá)干擾信號(hào)中的運(yùn)用，還只是一種初步的嘗試，只有不斷的探索，Simulink技術(shù)在雷達(dá)干擾信號(hào)中的運(yùn)用才可以達(dá)到更深入廣泛的應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］林象平.雷達(dá)對(duì)抗原理［M］.西安：西北電訊工程學(xué)院出版社，1985.

［2］趙國慶.雷達(dá)對(duì)抗原理［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.

［3］陳永春.從Matlab/Simulink模型到代碼實(shí)現(xiàn)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2002.

［4］王國玉.雷達(dá)電子戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真與評(píng)估［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

［5］孫屹.Simulink通信仿真開發(fā)手冊［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2004.

［6］徐明達(dá).Matlab仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用［M］. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

［7］于舒娟，史學(xué)軍.Simulink應(yīng)用于信號(hào)及系統(tǒng)分析\\.現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，27(21):15-17.

作者簡介 劉雅娟 女，1977年出生，河北唐山人，講師。主要研究方向?yàn)楹娇针娮訉?duì)抗、虛擬仿真。

王 哲 男，1982年出生，四川成都人，助教。主要研究方向?yàn)楹娇针娮訉?duì)抗、虛擬仿真。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文