同時對多雷達信號的DRFM干擾系統研究

王建龍

(西安電子科技大學電子工程學院，陜西西安710071)

轉發式干擾是雷達對抗的一種有效干擾手段，數字射頻存儲DRFM是轉發式干擾系統的重要組成部分。它具有相參捕獲及復制威脅信號的能力，能對包括脈沖壓縮和脈沖多普勒等相參信號在內的各種威脅信號進行有效地干擾。

面對多體制、多部雷達同時工作、多威脅信號同時掃描的復雜電子環境，電子對抗設備在多信號偵收、分選、識別、處理和干擾技術等方面，面臨著越來越嚴峻的考驗。當遇到需要同時干擾幾部雷達的情況時，干擾設備要對多種信號進行同時干擾，而且對每種信號都能達到較好的干擾效果。

1 雷達信號分析

1.1 線性調頻信號

線性調頻信號可以表示為

其中，A為脈沖幅度;f0為中心頻率;u為調頻斜率。為矩形函數。

線性調頻信號的包絡是寬度為τ的矩形脈沖，但信號的瞬時頻率是隨時間線性變化的

其調頻帶寬為

由匹配濾波理論可知，其匹配濾波器的傳遞函數為

其中，U(ω)為輸入信號u(t)的傅里葉變換。頻域壓縮的基本原理，如圖1所示。

圖1 數字脈沖壓縮原理

對H(ω)與輸入序列u(t)的FFT變換的乘積作IFFT便得到脈壓輸出信號y(t)。

線性調頻信號經過匹配濾波器后的時頻域圖形如圖2所示。

1.2 巴克碼信號

巴克碼是一種典型的二相碼，在脈沖壓縮雷達系統中有較多的應用。巴克碼序列{cn}cn∈(1，－1)，n=0，1，2，…，N－1是一種二元偽隨機序列，。其非周期自相關函數滿足如式(5)所示的關系。

圖2 線性調頻的壓縮特性

其復數表達式為

式中，ci是與調相碼符合有關的值;取值為+1或－1;N為相位碼比特數;τc為子碼寬度。常見的二相編碼為13位巴克碼序列，其編碼規律如下

由匹配濾波器理論可知，信號通過配濾波器的輸出就是信號的自相關函數。因此，雷達信號所用的二相編碼信號要求其自相關函數具有較高的主副瓣比，而巴克碼自相關函數的主副瓣比等于壓縮比，即等于碼長N，旁瓣均勻，是一種理想的編碼脈壓信號。13位巴克碼序列信號經過壓縮處理后其波形如圖3所示。

圖313 位巴克碼信號脈壓后的輸出波形

2 DRFM系統方案設計

由于DRFM是一種瞬時響應的干擾技術，它在一個時刻只針對一個特定的信號進行干擾，這個特定信號就是最新捕獲的信號。即一旦有新的信號捕獲，則立即用該信號的波形數據刷新存儲器，用該信號的出現時間來同步存儲器的寫入和讀出，從而立即轉入對該信號的干擾。如果要求DRFM同時干擾多個威脅信號，則需要對存儲器進行擴充，使其能夠同時保留多個被干擾信號的樣本，并保持對每個信號樣本的時間同步。如果在數據進入存儲器之前就能提供當前樣本的輻射源編號Di，則可以保持每個存儲器、讀寫控制器、干擾調制器與該輻射源編號一致，達到最佳分配、管理和干擾的目的。要實現該過程，必須首先對接收信號進行識別。文中采用瞬時測頻的方法，系統設計如圖4所示。

圖4 DRFM系統組成框圖

按照框圖所示，雷達射頻信號首先通過測頻電路，在較短時間內通過瞬時測頻技術獲得信號樣本的頻率信息，對該信號進行識別并確定其樣本編號Di，形成對應存儲器和讀寫控制/干擾調制器的啟動信號。基帶信號經過ADC采樣，量化為正交I、Q調制數據。兩個過程同時進行，并相互獨立。

ADC輸出的數據同時輸送給K個并行的同步雙口存儲器，此時測頻電路只選通編號為Di的讀寫控制單元與干擾調制器產生響應，這樣信號Di就進入專設的i通道進行存儲并進行特定的干擾調制。由于測頻電路進行信號識別的過程需要短暫的時延，所以讀寫控制單元須延遲相應的時間再對數據進行讀寫操作。存儲階段，K個存儲模塊的讀寫控制單元各自獨立工作，分別完成各自模塊數據的讀寫操作。這樣，對各信號的控制和干擾調制都可以是最佳的。K個存儲模塊中的數據各不同，不進行數據刷新，當識別出接收到已存儲信號時，不再進行寫操作，只需讀操作。

對K個信號進行干擾調制后的數據輸出進入數據合成單元。在該單元中，K個模塊的I、Q調制數據經過矢量相加后合為單一模塊的正交調制數據。合成后的數據經過DAC轉換為模擬干擾信號。在數據合成時，考慮到數據溢出的情況，需要對合成數據的字長進行擴展，以免丟失數據信息。擴展后，信號信息得以保存，但此時字長可能會大于后續DAC的位數。這時，就要對擴展的數據再進行數據壓縮，壓縮到可以滿足DAC要求的位數。為了避免這些問題，可以考慮先讓數據進入DAC轉換成模擬信號，再經過合成器合成。這樣做的缺點在于要用到多個DAC器件，成本較高。

基帶干擾信號經上變頻后，轉換為射頻干擾信號由發射單元轉發出去。轉發后的干擾信號可以同時干擾K個信號輻射源。

該方案的優點是可以針對特定的一種或多種信號輻射源進行干擾，并且對每種信號都可以做到特定的最佳的干擾效果。

3 干擾仿真分析

線性調頻脈沖和巴克碼脈沖相繼先后到達干擾系統的接收端，線性調頻脈沖先到達，對其進行識別后進入對應的編號為D1的存儲通道;接著巴克碼脈沖到達，對其識別后進入對應編號為D2的通道。在D1通道中，對線性調頻信號進行特定的延時干擾;由于巴克碼對多普勒頻率敏感，因此在D2通道中，對巴克碼信號進行移頻干擾。進行干擾后的信號樣本如圖5所示。其中，脈沖重復周期T=130 μs，采樣頻率fs=100 MHz，線性調頻信號的脈沖寬度τ1=20 μs，帶寬B=10 MHz，載頻f1=20 MHz，延時量td=25 μs;巴克碼信號的脈沖寬度τ2=25 μs，載頻f2=30 MHz，碼長為13，移頻量fd=150 kHz，干信比JSR=0 dB。

圖5 干擾信號樣本

如圖5所示，線性調頻信號進行延時干擾后的樣本與巴克碼信號移頻干擾后的樣本有重疊部分，干擾數據進入數據合成單元后會產生線性調頻和巴克碼的合成干擾數據。該合成干擾數據經線性調頻匹配濾波后的仿真結果如圖6所示。

圖6 線性調頻信號的延時干擾

圖6中，線性調頻干擾信號造成的假目標滯后真實目標25 μs，由于延時干擾信號的功率放大了3倍，接收機接收到假目標的幅度超過了真實目標，這樣很容易被接收機誤認是目標信號，從而達到迷惑對方視線的目的，對線性調頻信號達到干擾效果。而巴克碼干擾信號被線性調頻的匹配濾波器過濾掉，并不形成假目標干擾，不影響接收機對線性調頻信號的識別和處理。合成數據經過巴克碼匹配濾波后的仿真圖如7所示。

圖7 巴克碼信號的移頻干擾

如圖7所示，對巴克碼信號進行適量移頻后的干擾信號，在信號回波兩側出現近似對稱的假目標，同樣移頻干擾信號的功率放大了3倍，接收機接收假目標的幅度超過了真實目標，對巴克碼信號達到了干擾效果。而線性調頻干擾信號被巴克碼信號的匹配濾波器過濾掉，并未形成假目標干擾，也不影響接收機對巴克碼信號的識別和處理。

仿真結果表明，該干擾系統對線性調頻與巴克碼信號施加了特定的干擾調制后，對兩種信號都造成了假目標干擾，在一定程度上達到了同時對多信號進行干擾的效果。

4 結束語

針對復雜的現代電子環境，在DRFM技術發展的基礎上，給出了同時干擾多雷達信號的DRFM干擾系統設計方案。并通過對線性調頻和巴克碼信號的干擾仿真，驗證系統設計方案是可行的。該系統可以針對多種信號輻射源進行干擾，并且對每種信號都能達到特定的最佳干擾效果。

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