基于DRFM的欺騙干擾仿真研究

文/張路左迪虎呂建銓

基于DRFM的欺騙干擾仿真研究

文/張路1左迪虎2呂建銓3

基于某設備的需求，本文開展了對基于數字射頻存儲器的雷達干擾技術進行分析和仿真，首先分析了基于數字射頻存儲的干擾設備的基本結構，對包括延時干擾、移頻干擾等欺騙式干擾進行建模，并仿真驗證干擾效果。

DRFM 欺騙干擾 延時干擾 移頻干擾

1 引言

作為某設備的核心部件，本文研究的數字射頻存儲器在收集大量文獻和相關資料的基礎上，對基于數字射頻存儲器的雷達干擾技術進行分析和仿真，本文在研究干擾原理、儲欺騙式干擾的基礎上，距離欺騙干擾和速度欺騙干擾進行了建模，并仿真驗證干擾效果。

2 基于DRFM的干擾設備的基本結構

基于DRFM的干擾設備是利用數字射頻存儲設備把攔截到的雷達信號存儲到數字存儲器中，通過適當的干擾調制產生干擾信號發送出去，干擾敵方雷達的檢測和跟蹤系統，使其響應大功率的假目標信號，從而對真正的目標無法進行準確的捕捉和測量，達到干擾目的。基于DRFM的干擾調制可分為模擬域調制與數字域調制，其區別在于進行干擾調制的設備和干擾加入方式的不同，下面分別進行介紹。

2.1 模擬域干擾調制

圖1為進行模擬域干擾調制的干擾設備結構，包括收發天線、偵察接收設備、數字射頻存儲器、DSP、干擾調制器和功率合成與波束形成部分。大致的工作過程如下：偵察接收機在雷達輻射信號時，偵察接收雷達信號存入數字射頻存儲器中，通過所存儲的數據對該雷達的相應信息進行分析，這些信息應包括雷達輻射源方位、雷達信號的各種參數和雷達的工作狀態等。雷達信息由DSP處理，判斷干擾的最佳方式。根據DSP的分析結果控制開關，從數字射頻存儲中讀出高精度復制的信號，通過干擾調制器加以相應的最佳干擾調制，最后通過功率合成與波束形成網絡和發射天線發射出去形成干擾信號，其中數字射頻存儲器工作于轉發方式。

2.2 數字域干擾調制

圖1：模擬域干擾調制設備

圖2：數字域干擾調制設備

圖2相比于模擬域調制的干擾設備，該干擾設備中沒有模擬域中的干擾調制器，其干擾調制在數字射頻存儲器內部進行，即數字射頻存儲器在復制信號時，由其內部的干擾產生單元對存儲的數字比特流進行數字調制，再經過DA轉換和上變頻后輸出。這種情況下的數字射頻存儲器的輸出信號就是在原雷達信號上加了干擾調制的干擾信號，最后經過功率合成與波束形成網絡和發射天線發射出去。

圖3：延時干擾

圖4：距離拖引干擾

圖5：多目標移頻干擾

圖6：移頻干擾

3 欺騙式干擾建模與仿真

3.1 延時干擾

延時干擾是一種常見的距離欺騙干擾，通過對延遲時間的控制，能夠輸出各種距離不相同的欺騙假目標，同時再提高輸出欺騙的信號功率，讓真目標在功率上小于假目標，這樣，因為敵方雷達的接收機更容易對大功率的假目標信號產生響應，就能使距離欺騙干擾起到預期的成效。

3.1.1 延時引起的距離假目標干擾

設接收機接收到的雷達發射信號為S（t），經過DRFM后再轉發出去的假目標干擾信號為J（t），經過接收機匹配濾波器傳遞函數h（t）后輸出的信號為y（t）。

在延時干擾中輸入信號的形式為：

設線性調頻信號經過脈壓后的結果為s0（t），則：

因為h（t）是一個時不變的系統，所以：

可以看出轉發干擾之后得到的脈壓效果原則上與無干擾時的情況無異，僅為幅度提高了A倍，當t0<0時，假目標超前，t0>0時，假目標滯后。將掌握的雷達信號延時25us，再把幅度放大三倍，當原信號與干擾信號同時通過匹配濾波器后的輸出如圖3所示。

從圖3中不難得出，假目標比真目標滯后了25us，說明干擾產生了效果，并在精確延時25us后轉發了干擾信號，因為干擾信號的功率被放大了三倍，所以接收機接收到的假目標在幅度上蓋過了真目標，假目標更容易被接收機誤判為真實目標信號，進而實現欺騙干擾的目的。由于數字射頻存儲器具有長時間存儲輸入信號的特點，因此可以在雷達的脈沖間隔內按照脈沖復制方式制造若干和真實回波相干但延時不同的假目標，這樣就可以使真目標在面對敵方雷達時更加安全。

3.1.2 延時距離拖引干擾

距離欺騙干擾包含距離假目標與距離拖引干擾，距離假目標可被看作距離拖引干擾的特殊表現，距離拖引干擾能夠作用于不同測距體制的雷達系統上，其基本原理是周期性的把干擾假目標信號由真實目標位置逐步拖引至假目標位置，用來干擾敵方雷達距離跟蹤波門。

依據雷達延時測距原理，把干擾信號在距離上的變化轉化為在時延上的變化，得到：

從圖4可以看出，在0.2ms開始拖引之前，干擾信號在信號形式上與目標信號完全相同，僅對目標信號實施了幅度放大，且干擾信號和目標信號相對于發射信號的時延也一樣，大致13us，和目標距離相符，在0.2ms時開始拖引，干擾信號相對于目標信號的差異開始顯現，在每個脈沖周期內干擾信號的時延相對于發射信號在逐步提高，由于目標信號和發射信號在時間上不變，所以干擾信號與目標信號在距離上漸漸拉大，可以看出，在1.6ms時，干擾信號的延時已經和回波信號拉開了相當大的距離，大致為25us，而此時回波信號的延時僅為大約13us，由于干擾信號在幅度上比發射信號放大了10倍，所以敵方雷達距離波門容易鎖定在干擾信號上，而真實目標回波信號則被忽略，若此時關閉干擾機，則敵方雷達將由于距離門內沒有信號而又回到搜索狀態，此過程和理論分析時的過程基本一致。

3.2 移頻干擾

移頻干擾指的是把輸入信號的載頻向下或向上移動至期望的數值，令輸入信號的頻率為f0，通過移頻調制后的輸出頻率為f0+fc，其中fc即為干擾移頻，基于DRFM的干擾要求移頻調制器調節范圍為KHz量級。

基于DRFM的移頻干擾的信號形式為：

就是在原信號s(t)的基礎上乘上一個移頻量。

依據FFT變換的法則，時域和頻域的對應關系為：

在對線性調頻信號實施移頻干擾時，依據移頻量的不同，能夠引起速度干擾和距離干擾。

由于DRFM有長時間存儲雷達信號的特性，因此能夠同時產生頻移量不同的干擾信號，使地方雷達更難以檢測到真實目標，干擾如圖5所示。

圖5中藍色線為真實目標信號，為了便于觀察，移頻量fd分別設為正向的0.1～0.4B和負向的0.1～0.4B，干擾信號將分別滯后和超前真實目標將幅度歸一化之后，能夠直觀看出只要發射的若干個頻移不同的大功率假目標信號之間的頻移間隔足夠小（控制在KHz量級），就可以將真實目標掩蓋，這種情況下敵方雷達將更難以準確捕捉到真實目標信號，以此對真實目標提供更全面的保護。

我們對調制帶寬B=40MHz的線性調頻信號分別做正向移頻和負向移頻，同時把移頻干擾信號的幅度放大三倍，雷達信號和移頻干擾信號同時進入匹配濾波器后的輸出如圖6所示。

由圖6能夠得出，將目標信號分別正向移頻干擾和負向移頻1MHz后，干擾信號分別形成了滯后于真目標和超前于真目標的假目標干擾，而且因為對干擾信號能量放大了三倍，雷達接收機通常會響應能量更大的假目標信號，所以能夠實施有效的距離假目標干擾。

4 結束語

本文研究了基于DRFM的欺騙性干擾方法，研究了延時干擾和移頻干擾：經過延時后的LFM信號和匹配濾波器仍然是匹配的，所以延時干擾可產生高度逼真的距離欺騙，控制延時時間可以產生不同距離的假目標欺騙，也可以產生距離拖引干擾來擾亂雷達的距離跟蹤波門；移頻干擾根據移頻量的大小可以形成速度欺騙干擾（KHz量級）或距離欺騙干擾（MHz量級）。控制移頻量的線性變化也可以產生速度/距離拖引干擾，當移頻量隨機變化時，可以引起速度/距離跟蹤波門的隨機擺動。

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作者單位
1.空軍預警學院 湖北省武漢市 430019
2.95174部隊 湖北省武漢市 430019
3.94895部隊湖 北省武漢市 430019

張路（1982-），男，碩士學位。講師。主要研究方向為固態大功率合成、頻率合成等。