移頻與轉發干擾在彈載智能干擾系統中的應用*

李 楠

(西京學院信息工程學院， 西安 710123)

0 引言

線性調頻(LFM)信號通過非線性相位調制能獲得大的時寬帶寬積，信號帶寬在幾MHz到幾百MHz，峰值功率小，容易寬帶實現，在雷達系統中廣泛應用，像脈沖多普勒雷達、合成孔徑雷達、相控陣雷達等都采用LFM信號。特別在防空反導雷達系統中，采用LFM信號實現導彈目標的精確測量，為了順利攻擊，彈載干擾機必須能干擾敵方的雷達探測信號，從而使得敵方難以獲得準確的導彈目標信息。干擾敵方雷達信號需要采用相干干擾技術，而轉發干擾正是最優的方法，因此關于轉發干擾近年來成為了雷達干擾研究的焦點。

為了對雷達信號進行有效干擾，實現欺騙敵方雷達的目的，文獻[1]研究了數字射頻存儲器循環轉發干擾脈沖多普勒引信，循環轉發干擾信號只要有一次延時進入引信距離波門，經多普勒信號處理后可對引信形成欺騙干擾。文獻[2]深入研究間歇采樣轉發干擾對線性調頻脈壓雷達干擾的數學原理，對其它雷達的相干干擾也提供了指導。文獻[3]分析間歇采樣轉發干擾對去斜處理體制寬帶雷達的干擾效果，發現間歇采樣轉發干擾對匹配濾波體制雷達和去斜處理體制雷達均有好的干擾效果。文獻[4]研究V-調頻信號間歇采樣轉發干擾，通過選擇干擾參數利用低階假目標對消真實目標回波，實現目標回波消隱，獲得較好的干擾效果。文獻[5-9]研究了間歇采樣重復轉發干擾、直接轉發干擾、靈巧噪聲重復轉發干擾及其對線性調頻信號和相位編碼信號的干擾效果。文獻[10-11]針對相位編碼雷達信號，研究了間歇采樣轉發干擾和多載波相位編碼調制轉發干擾對雷達干擾的干擾信號設計。文獻[12-15]也對雷達假目標轉發干擾進行了研究。

綜上，人們對雷達的轉發干擾已進行了比較全面的深入研究，但從研究結果來看，實際應用于裝備的成果不多，文中以戰場實際情況為背景，系統清晰的梳理轉發干擾的原理，提出彈載智能干擾雷達假目標系統，并分析干擾效果，為轉發干擾走向實用化提供指導。

1 干擾信號分析

導彈在攻擊目標時，會受到敵方探測和制導雷達的搜索和跟蹤，因此對敵方的雷達進行有效干擾是實現導彈攻擊目標的關鍵，利用DRFM對敵方雷達信號進行儲頻，采取相應的干擾信號調制方法及轉發方式能實現敵雷達信號的相干干擾，得到好的干擾效果。常用的干擾有移頻干擾和間歇采樣轉發干擾，文中將詳細分析這兩種干擾的原理。

1.1 移頻干擾

移頻干擾根據干擾參數不同分為：LFM雷達信號初始載頻不同、調頻斜率相同；信號初始載頻不同、調頻斜率不同兩種情況。

第一種情況下，移頻干擾信號模型為：

(1)

移頻干擾信號匹配濾波后的輸出為：

0

(2)

從式(2)看出輸出波形是辛格函數的單頻震蕩。

若雷達接收到干擾信號和目標信號功率相同，則干擾峰值yξmax和信號峰值ymax有下述關系：

(3)

干擾信號落后于目標信號的時間為：

(4)

干擾信號的主峰寬度為：

(5)

第二種情況下的移頻干擾分析可參考文獻[16]，干擾信號的匹配輸出時間延遲由固定時延和隨頻率變化的延時共同構成，其效果是展寬了干擾信號，為有效干擾，應將干擾能量集中在一個匹配壓縮脈寬內。

1.2 間歇采樣轉發干擾

間歇采樣轉發干擾得到了大量的研究，有直接轉發、重復轉發和循環轉發等轉發干擾樣式[5-7,11]，干擾信號到達敵方雷達中主要經過匹配濾波處理、去斜處理脈沖壓縮等信號處理過程，得到處理后的接收信號，分析不同的信號處理方法可為干擾信號的調制及構造提供依據。

1.2.1 匹配濾波處理法

設雷達發射線性調頻信號時寬為T，調制斜率為K，信號帶寬為B，信號為：

(6)

對信號進行采樣，采樣后的信號經過匹配濾波有：

ys(t)=xs(t)?h(t)

(7)

ys(t)是眾多不同多普勒頻移的目標回波經過匹配濾波后輸出信號的加權和。

ysn(t)最大值位置在：

(8)

式中：ξn=nfs。

ysn(t)的最大值為：

(9)

相鄰峰值點相距：

(10)

1.2.2 去斜處理脈沖壓縮法

設發射信號是線性調頻信號，回波信號為：

建議開設心理咨詢門診，當病人消極情緒嚴重且護理門診無法通過相關診療及護理宣教順利排解時，建議病人進行相關心理咨詢，及時消除不良情緒。

(11)

式中tr為回波時延。

去斜后轉發干擾信號頻譜為[3]：

Xf(f)=(Pa(f))*(P(f))*XT(f)=

(12)

2 干擾系統框圖

結合前述干擾信號原理分析構建彈載智能干擾機系統如圖1所示。利用彈載偵察設備接收敵方雷達發射的信號，對信號進行預處理，獲得相關參數進行移頻處理和相應的調制處理及間歇采樣轉發信號，在智能模塊的控制下發射經過處理后的干擾信號干擾敵方雷達，根據干擾效果評估結果，及時調整干擾信號的發射方式，最大限度的干擾敵方雷達，達到欺騙的目的。

圖1 彈載智能干擾機原理框圖

3 仿真分析

假設敵方探測和制導雷達為X波段的線性調頻雷達，其功率為120 kW，增益為50 dB，載頻為4 GHz，帶寬為8 MHz，脈寬100 μs；導彈散射截面積1 m2，彈載干擾機功率為0.8 W，增益15 dB，頻率100 MHz，采樣周期4 μs。采用圖1所示的彈載智能干擾系統進行干擾仿真實驗。

首先利用智能控制設備進行移頻干擾實驗，彈載偵收設備偵察到敵雷達發射的信號，進行預處理及射頻存儲，按照設定的干擾樣式進行頻率移動，發射干擾信號進入敵雷達設備，經過雷達信號處理形成如圖2所示的干擾效果，縱坐標幅度進行了歸一化。

圖2 移頻干擾效果

從圖2可見移頻干擾信號波形是辛格函數，干擾信號經雷達處理后主假目標出現在真目標之后，主假目標幅度高于真目標，假目標包絡呈辛格函數逐漸遞減，當雷達采用脈沖前沿跟蹤時，干擾效果可能會失效。

再根據圖1利用智能控制設備進行間歇采樣轉發干擾實驗，雷達接收到干擾信號后利用匹配濾波處理法進行信號處理后的結果如圖3和圖4所示。

從圖3和圖4可見，間歇采樣轉發干擾信號經雷達匹配濾波器處理后，輸出信號類似于目標信號，高階假目標能量依次減小，若提高干擾功率，次階假目標也能實現欺騙雷達的效果，假目標的稀疏程度和位置后移及位置前移均是可控制的，實際應用中可根據干擾效果進行智能調整。

圖3 假目標后移干擾效果

圖4 假目標前移干擾效果

敵雷達接收到干擾信號后，利用去斜處理脈沖壓縮法進行信號處理后的結果如圖5和圖6所示。

從圖5、圖6可見，去斜處理脈沖壓縮法對間歇采樣轉發干擾信號的處理結果也能形成假目標干擾效果，通過控制延時可實現假目標的超前和延后，能夠實現假目標群的密集分布，利用轉發頻率、時延、占空比、干擾機功率的智能調整能產生不同特性的假目標。

圖2～圖6驗證了文中彈載智能干擾機的干擾效果，根據干擾效果的優劣評估，智能調整所采用的干擾方案，移頻干擾和間歇采樣轉發干擾均能對敵方的探測與制導雷達產生干擾效果，達到欺騙敵雷達的效果，不管雷達采用何種信號處理方法，干擾信號在智能模塊的管理下均能欺騙和壓制敵方雷達。

圖6 假目標延后分布

4 結語

轉發干擾效果優劣直接影響敵方探測和制導雷達威力。以彈載干擾機干擾敵方雷達信號為背景，系統分析轉發干擾原理，包括移頻干擾和間歇采樣轉發干擾，提出彈載智能干擾雷達假目標系統流程，分析轉發干擾效果。利用智能干擾系統進行3個仿真干擾實驗，結果說明該智能干擾系統能有效干擾敵探測和制導雷達，實現欺騙和壓制敵雷達的目的，為彈載智能干擾機走向實用化提供了指導。