交叉眼干擾技術(shù)改進(jìn)策略應(yīng)用研究?

趙立志

（91404部隊(duì) 秦皇島 066000）

1 引言

單脈沖雷達(dá)是20 世紀(jì)中葉出現(xiàn)的一種相對(duì)精密的跟蹤雷達(dá)，通過(guò)和差波束來(lái)測(cè)量目標(biāo)距離和角度，理論上講單脈沖雷達(dá)因能利用比幅或比相技術(shù)，確定目標(biāo)回波方位，所以具有較強(qiáng)的抗干擾能力，被廣泛用于導(dǎo)彈末制導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)對(duì)飛機(jī)、艦船等目標(biāo)實(shí)施精確打擊。如何克敵制勝，對(duì)單脈沖雷達(dá)實(shí)施更為有效的角度干擾，一直以來(lái)都是學(xué)術(shù)界的研究難點(diǎn)。

目前，針對(duì)單脈沖體制雷達(dá)，較為有效的角度欺騙干擾方法有地形反射干擾、鏡像干擾、邊頻干擾、閃爍干擾、拖曳式誘餌、交叉眼干擾和交叉極化干擾等。大多角度干擾樣式都屬于體外式非相干干擾，特點(diǎn)是干擾機(jī)配置在被保護(hù)平臺(tái)之外，通過(guò)發(fā)射大功率干擾信號(hào)，實(shí)現(xiàn)角度干擾的目的，但因體外式角度欺騙干擾大都是非相干干擾，通過(guò)相干處理后，大大降低了干擾效果，致使實(shí)際應(yīng)用效果并不理想，而交叉眼干擾屬于相干體制，其在實(shí)際應(yīng)用中一般布設(shè)在飛機(jī)的兩翼或艦船的艏艉部，因干擾設(shè)備配置在被保護(hù)平臺(tái)之上，具有可靠性高、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間短、有效干擾時(shí)間長(zhǎng)、壽命周期成本低等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，得到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。

2 交叉眼干擾基本原理

圖1 交叉眼干擾基本原理示意圖

交叉眼干擾與傳統(tǒng)有源干擾相比，優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)相干，大大增加了被干擾目標(biāo)對(duì)接收信號(hào)的處理難度，提高了干擾成功概率，缺點(diǎn)是需要布設(shè)兩組或兩組以上的干擾裝備，且對(duì)布置空間和位置有一定要求，因而導(dǎo)致其應(yīng)用上受到一定的限制。

3 影響交叉眼干擾效果的因素分析［5］

假設(shè)在交叉眼干擾系統(tǒng)的法線(xiàn)方向，距離為r1處存在被干擾目標(biāo)E，在與交叉眼干擾系統(tǒng)的法線(xiàn)成θ角，距離為r2處存在被干擾目標(biāo)F，兩接收天線(xiàn)距離交叉眼系統(tǒng)法線(xiàn)的距離為a，同側(cè)接收天線(xiàn)與發(fā)射天線(xiàn)間的距離為b，如下圖所示：

如圖2 中所示，則收發(fā)天線(xiàn)與被干擾目標(biāo)之間的傳輸波程分別是：

圖2 交叉眼干擾系統(tǒng)信號(hào)傳播路徑示意圖

其中：SFB表示目標(biāo)天線(xiàn)到接收天線(xiàn)B 的傳輸波程；SFC表示目標(biāo)天線(xiàn)到接收天線(xiàn)C 的傳輸波程；SAF表示發(fā)射天線(xiàn)A 到目標(biāo)天線(xiàn)的傳輸波程；SDF表示發(fā)射天線(xiàn)D到目標(biāo)天線(xiàn)的傳輸波程；

假設(shè)交叉眼系統(tǒng)中兩路信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)的傳輸延遲波程一致，令其為S延，則兩路信號(hào)總的傳輸波程為即：

SFBDF=SFB+SDF+S延

即：

則：ΔS=SFBDF-SFCAF

案例教學(xué)法，是指運(yùn)用來(lái)自實(shí)際和具有仿真性的案例，使學(xué)生進(jìn)入商務(wù)案例和管理事件的情境中，通過(guò)對(duì)事件的諸方面因素的關(guān)系及發(fā)展過(guò)程的研究，提高實(shí)際分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的一種教學(xué)方式（胡文捷，2015）。在商務(wù)英語(yǔ)課堂，學(xué)生進(jìn)行案例分析必然要經(jīng)歷閱讀、弄清案例所包含的商務(wù)理論原理、小組討論、運(yùn)用相關(guān)理論分析問(wèn)題、提出解決方案等過(guò)程，它能提高學(xué)生商務(wù)英語(yǔ)交際能力，分析和解決問(wèn)題的能力。

整理得：

其中：

SFBDF表示F 點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)接收天線(xiàn)B、交叉眼系統(tǒng)傳輸延遲、發(fā)射天線(xiàn)D 后，所收到“回波信號(hào)”經(jīng)過(guò)的波程；

SFCAF表示F 點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)接收天線(xiàn)A、交叉眼系統(tǒng)傳輸延遲、發(fā)射天線(xiàn)C 后，所收到“回波信號(hào)”經(jīng)過(guò)的波程；

ΔS表示經(jīng)交叉眼系統(tǒng)兩路“回波信號(hào)”的波程差。

由上式可知，當(dāng)θ角為0°時(shí)，F(xiàn) 點(diǎn)位于交叉眼系統(tǒng)的法線(xiàn)上，SFBDF和SFCAF相等，ΔS的結(jié)果為0，此時(shí)通過(guò)相位控制器可以較為容易實(shí)現(xiàn)其中一路信號(hào)的180°移相，進(jìn)而在目標(biāo)處實(shí)現(xiàn)較好的交叉眼干擾效果，但在實(shí)際應(yīng)用中，因目標(biāo)信號(hào)的來(lái)襲方位無(wú)法準(zhǔn)確判定，目標(biāo)出現(xiàn)在兩個(gè)偵收天線(xiàn)法線(xiàn)的幾率相對(duì)來(lái)說(shuō)極低，這就造成兩路信號(hào)在偵收時(shí)就已經(jīng)存在一定的波程差，從交叉眼系統(tǒng)的工作原理可以看出，兩路信號(hào)均是獨(dú)立工作，相位差的具體數(shù)據(jù)也無(wú)法準(zhǔn)確判定，若此時(shí)通過(guò)相位控制器將其中1 路信號(hào)的相位直接180°相移后輻射至目標(biāo)處，則兩路“回波信號(hào)”在目標(biāo)接收天線(xiàn)處就無(wú)法保證相位相反，必將影響其干擾效果。因此需對(duì)其干擾系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性?xún)?yōu)化改進(jìn)。

4 交叉眼干擾改進(jìn)策略

數(shù)字射頻存儲(chǔ)器（DRFM）是現(xiàn)代電子戰(zhàn)的前沿技術(shù)之一，DRFM 能夠捕獲和存儲(chǔ)不同的電磁信號(hào)和特殊調(diào)制的信號(hào)波形，能夠精確復(fù)制原始信號(hào)。可以將DRFM 技術(shù)引入到交叉眼干擾系統(tǒng)中，用以改善兩路偵收信號(hào)相位差的不確定性，進(jìn)而提高交叉眼技術(shù)的干擾效果。

4.1 DRFM工作原理

DRFM 的工作原理見(jiàn)圖3［6～7］，射頻信號(hào)輸入后，為了能夠精確地復(fù)制射頻信號(hào)，頻綜系統(tǒng)首先要根據(jù)輸入的射頻信號(hào)的頻率，引導(dǎo)或選擇相應(yīng)的本振，將輸入的射頻信號(hào)下變頻為基帶信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)A/D 采樣，將采樣數(shù)據(jù)存于數(shù)字存儲(chǔ)器中。控制單元根據(jù)干擾任務(wù)需求，在需要時(shí)將數(shù)字存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)傳輸至D/A 變換器中重構(gòu)基帶信號(hào)，經(jīng)濾波后送至上變頻器中，同時(shí)頻綜系統(tǒng)輸出與下變頻時(shí)同源的本振信號(hào)，將基帶信號(hào)上變頻復(fù)原為與射頻輸入信號(hào)相干的射頻調(diào)制信號(hào)進(jìn)行輸出，作為干擾機(jī)的輸入信號(hào)使用。

圖3 DRFM工作原理框圖

4.2 改進(jìn)式的交叉眼干擾策略［8～13］

根據(jù)上面的分析可知，在交叉眼干擾系統(tǒng)中，若能增加DRFM 及相關(guān)控制模塊，將被干擾目標(biāo)的信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)再利用，可以有效減少因初始波程差造成的相位差，進(jìn)而提高交叉眼系統(tǒng)的干擾效率和效果，引入DRFM的優(yōu)點(diǎn)是：

1）能為發(fā)射模塊提供穩(wěn)定的射頻輸入信號(hào)，保證發(fā)射信號(hào)的連續(xù)性；

2）當(dāng)兩部接收天線(xiàn)接收信號(hào)不穩(wěn)或差異較大時(shí)，可以對(duì)被接收信號(hào)進(jìn)行一定的比對(duì)校準(zhǔn)，選取更為接近被干擾目標(biāo)射頻信號(hào)的數(shù)據(jù)分別作為兩部發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)，同時(shí)根據(jù)兩路信號(hào)的初始相位差，調(diào)整相位控制器的控制參數(shù)，以保證兩路發(fā)射信號(hào)在目標(biāo)接收處能夠保持相位差在180°左右，進(jìn)而提高交叉眼干擾效果；

3）當(dāng)其中一部接收天線(xiàn)未能有效偵收目標(biāo)信號(hào)時(shí)，可以根據(jù)該天線(xiàn)最后一次偵收目標(biāo)信息情況，將DRFM 中存儲(chǔ)的信號(hào)作為其偵收信號(hào)，通過(guò)相位控制器調(diào)制后送至相應(yīng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射。

依據(jù)上面的設(shè)計(jì)思路，將DRFM 模塊引入到交叉眼干擾干擾系統(tǒng)中，如圖4所示。接收天線(xiàn)A和B 將接收信號(hào)送至DRFM 進(jìn)行存儲(chǔ)后，由DRFM 輸出到A 路和B 路進(jìn)行功率放大和相位調(diào)制后，再由兩部發(fā)射天線(xiàn)向被干擾目標(biāo)進(jìn)行發(fā)射。其中控制單元根據(jù)兩部偵收天線(xiàn)的偵收情況以及DRFM 中兩路信號(hào)參數(shù)的對(duì)比情況，適時(shí)向DRFM 模塊和相位控制器發(fā)出控制指令，控制DRFM 模塊的信號(hào)輸出相位控制器的相位調(diào)整，以保證兩路干擾信號(hào)到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)的相位差能始終保持在180°左右。

圖4 改進(jìn)后的交叉眼干擾系統(tǒng)圖

5 仿真驗(yàn)證

基于圖1 路徑對(duì)交叉眼干擾進(jìn)行仿真驗(yàn)證，參數(shù)設(shè)置為發(fā)射天線(xiàn)A 與發(fā)射天線(xiàn)B 的距離為15m，接收天線(xiàn)A 與接收天線(xiàn)B 的距離為7.4m，同側(cè)發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)的距離為0.1m，被干擾雷達(dá)距發(fā)射天線(xiàn)法線(xiàn)中心點(diǎn)分別為1km、2km、5km，來(lái)波方向與發(fā)射天線(xiàn)法線(xiàn)夾角由0°變換至60°時(shí)，仿真驗(yàn)證結(jié)果如下。

從圖5 可以看出，在未采取延時(shí)修正措施的情況下，目標(biāo)來(lái)波方向偏離法線(xiàn)的角度越大，兩個(gè)發(fā)射天線(xiàn)間的信號(hào)延時(shí)相位就會(huì)越大，若不加以修正，只是對(duì)其中一路簡(jiǎn)單的進(jìn)行180°調(diào)相，在目標(biāo)處的兩路“回波信號(hào)”則不能完全反向擬合，致使干擾效果會(huì)隨著法線(xiàn)角的變大而逐步變差。

圖5 來(lái)波方向法線(xiàn)夾角變化和干擾信號(hào)延時(shí)相位比較圖

圖6 改進(jìn)后來(lái)波方向法線(xiàn)夾角變化和干擾信號(hào)延時(shí)比較圖

針對(duì)上述方法分析情況，在上述仿真條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)改進(jìn)式交叉眼干擾策略中所設(shè)計(jì)的修正方法，將DRFM 仿真模型加入驗(yàn)證回路中，并依據(jù)法向角的變化對(duì)相位控制模塊進(jìn)行適當(dāng)修正，同時(shí)在修正過(guò)程中增加一定的偽隨機(jī)抖動(dòng)量，用以模擬在實(shí)際偵收過(guò)程和修正過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差，仿真結(jié)果如下。

從上述驗(yàn)證結(jié)果可以看出，隨著DRFM 驗(yàn)證模型的加入，通過(guò)對(duì)相位控制器模塊的相位控制量進(jìn)行調(diào)整，總延時(shí)明顯減少，通過(guò)改進(jìn)策略，使得兩路信號(hào)在目標(biāo)處的相位差值能始終保持在180°左右，進(jìn)而起到了優(yōu)化交叉眼干擾效果的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

本文從交叉眼干擾的基本原理進(jìn)行分析，針對(duì)影響其干擾效果的因素，在交叉眼干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入DRFM 技術(shù)，用以弱化消除不同方位上目標(biāo)信號(hào)對(duì)干擾效果的影響，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，從驗(yàn)證的結(jié)果來(lái)看，通過(guò)該設(shè)計(jì)在一定程度上達(dá)到了優(yōu)化改進(jìn)的目的，但因未進(jìn)行實(shí)裝驗(yàn)證，具體實(shí)裝效果尚存在一些不確定性，本文旨在對(duì)交叉眼干擾技術(shù)研究人員提供一個(gè)研究設(shè)計(jì)思路，為后續(xù)的實(shí)裝設(shè)計(jì)提供參考。