一種基于間歇采樣的重復轉發干擾的建模及其仿真分析

謝 玲 職 曉 董洪亮

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

目前，多假目標干擾技術是雷達電子對抗領域研究比較熱門的有源干擾技術。以前的多假目標干擾產生技術，一般采用多抽頭聲表面波延遲線法或軟件計算方法來實現，但合成的多假目標有很多不足之處:假目標間的間隔固定有限、個數比較少、合成機理缺乏靈活性、實現系統往往還比較復雜、并且系統的處理時間也過長?；诖嬖谏鲜霾蛔?，結合近年來數字射頻存儲(Digital Radio Frequency Memory DRFM)技術的發展狀態:它可以多次重復轉發其存儲的采樣信號，并且具有高保真的特性?；诖颂匦?，本文提出了一種基于間歇采樣的重復轉發干擾模型，并對其干擾效果進行了仿真及其分析［1］。

1 重復轉發干擾的工作原理與數學模型

重復轉發干擾的工作過程是這樣的:首先干擾機在截獲到雷達發射信號后，迅速采樣一小段信號樣本，然后以既定的重復轉發次數進行重復讀出并發射出去;緊接著再繼續采樣下一小段信號樣本，并按既定的重復轉發次數讀出并發射出去，如此循環重復上述過程，直到雷達脈沖時刻結束。如果在雷達脈沖結束時刻，最后一小段信號樣本的轉發次數還未達到既定的重復轉發次數，則繼續轉發，直到發完為止。重復轉發干擾的工作過程可以用圖1所示的原理進行形象描述。圖中所示的轉發信號編碼含義如下:第一位表示轉發的是第幾段采樣信號，第二位表示該段信號被第幾次轉發，如轉發信號3-2表示第3段采樣信號被第2次轉發［2］。

圖1 重復轉發干擾工作過程示意圖

為了便于進行仿真分析，我們取雷達脈沖寬度T是間歇采樣周期TS的整數倍，并取間歇采樣周期TS是采樣時長τ的整數倍，且轉發時長Tr等于采樣時長τ，即轉發采樣信號的全部樣本;不難看出，對于整個雷達的接收過程而言，圖1所示的重復轉發干擾過程，其效果等效于圖2所示的幾個干擾過程的疊加。

圖2 重復轉發干擾原理示意圖

如圖2(a)所示，如果干擾機每次采樣后只對采樣信號進行一次轉發，即只轉發采樣信號的1-1、2-1、3-1，則此時的干擾效果就等效于間歇采樣占空比時的間歇采樣轉發干擾。為了便于分析，我們定義此時圖2(a)所示的干擾為間歇采樣后的第一次轉發，它通過雷達脈沖壓縮網絡后的輸出響應記為ys(t)，根據間歇采樣轉發干擾原理［2］，該輸出由兩部分組成:幅度最強的假目標我們稱之為主假目標;其余幅度皆低于主假目標的假目標群，我們稱之為次假目標群。

如圖2(b)所示，我們可以將轉發信號1-2、2-2、3-2理解為第二次間歇采樣轉發，是第一次轉發后，延遲了轉發時長Tr=τ后的再一次轉發。它通過雷達脈沖壓縮網絡后的輸出響應可以表示為ys(t-τ)。之后每重復轉發一次，其干擾輸出就是在前次干擾輸出的基礎上進行時間Tr=τ的延遲，一直重復上述過程，直到雷達脈沖結束。

設在一個間歇采樣周期TS內，可以轉發采樣信號的最高次數為M，則M=TS/τ-1，因此，我們可以將總的干擾輸出合成表示為:

2 對影響干擾效果的主要參數的分析

式(1)表明該干擾的合成輸出實際上是ys(t)等間隔τ延拓了M次，因此，該干擾可以使雷達產生多個主假目標與多個次假目標群。其具體干擾效果與參數轉發時間間隔Tr(Tr=τ)、間歇采樣轉發干擾中各假目標的寬度1/B以及各假目標間的分布間距Δt=T/TSB有關［2］，此處直接引用了文獻［2］的推導結論，詳細推導過程參見文獻［2］153頁的內容，由于推導過程復雜，限于篇幅，不在此列出。如果干擾參數滿足τ≥2/B，則可以產生M個獨立的主假目標，否則各主假目標間將相互混疊，其他次假目標間也會相混疊。如果干擾參數滿足(M-1)τ＜Δt，則當前轉發產生的主假目標不會與后續轉發產生的次假目標間相混疊，且各次假目標間也不會混疊。綜合一下，如果干擾參數滿足式(2)的條件，則產生的所有的假目標都是獨立的，即:

簡化式(2)，可得:

解式(3)，可得:

一般情況下，干擾機在工作中都會滿足τ≥2/B的條件，我們如取T=100μs，B=10MHz，可取 τ =1μs ＞ 2/B=0．2μs，則4．32μs，可取 TS=4μs，則 Δt=2．5μs，根據上面分析，所產生的干擾能使雷達產生-1=3個幅度相等、間隔為1μs的主假目標，我們稱之為主假目標群，在主假目標群的左右兩側還將分別出現三個幅度相等、且幅度稍低于主假目標(未考慮目標旁瓣影響，下同)、間隔為1μs的一次假目標，我們稱之為一次假目標群，同理，在左邊一次假目標群的左側、右邊一次假目標群的右側還將出現三個幅度相等、幅度低于次假目標群、間隔為1μs的二次假目標群，以此類推。

如果采樣周期TS不滿足式(4)，則所產生的主假目標群和次假目標群間將可能混疊，致使有些假目標的幅度出現了變化起伏。但當采樣周期TS增大到一定程度，并使τ為Δt的整數倍時，我們可以發現所產生的假目標幅度不再是變化起伏的，這是由于前后幾次轉發所產生的主、次假目標間出現了相互重疊所致。如取TS=10μs，τ=1μs，則Δt=1μs=τ，M=9，其干擾效果為一個等幅度的主假目標群，在主假目標群的前后還會有幅度逐漸衰減的次假目標。

3 仿真實驗與結果分析

仿真實驗:我們根據圖1所示的干擾工作過程原理圖生成干擾信號。雷達仿真參數設置如下:發射信號為線性調頻信號，帶寬B=10MHz，脈寬T=100μs，采樣頻率fs=20MHz。干擾起始時刻從零開始，假設真目標出現在100μs處，即雷達脈沖結束時刻。間歇采樣周期TS與采樣時長τ隨仿真實驗的不同而變化，具體如下。

當仿真參數TS=4μs、τ=0．1μs時，仿真結果如圖3所示。

對于圖3的仿真結果，因為干擾參數不滿足τ≥2/B的條件，所以生成的假目標間相互混疊嚴重，由圖可知，干擾幾乎覆蓋了真目標前后100μs(其實比較強的覆蓋范圍是真目標前后50μs)，因此，重復轉發干擾在這種情況下比較適合于自衛式壓制干擾。

圖3 TS=4μs、τ =0．1μs的仿真結果

當仿真參數TS=4μs、τ=1μs時，仿真結果如圖4(放大圖)所示。

圖4 TS=4μs、τ=1μs的仿真結果

對于圖4的仿真結果，因為各參數都能滿足式(4)的條件，所以，生成了一個個獨立的假目標群，理論上各個假目標群中的假目標幅度應該相等，而實際上各個假目標群中的假目標幅度出現差異，這是由于不同假目標間的旁瓣相疊加所致。由圖可知，圖中生成幅度較強的逼真假目標位于真目標的前后，因此，重復轉發干擾在這種情況下應該適合于隨隊干擾［3］。

當仿真參數TS=5μs、τ=1μs時，仿真結果如圖5(放大圖)所示。

圖5 TS=5μs、τ=1μs的仿真結果

對于圖5的仿真結果，因為采樣周期TS不滿足式(4)，所以，生成的假目標群出現了幅度的起伏，而且在真目標前后都出現幅度較強的逼真假目標，但真目標前面出現的假目標相對后面的要少，因此，重復轉發干擾在這種情況下更適合于隨隊干擾。

當仿真參數TS=10μs、τ=1μs時，仿真結果如圖6(放大圖)所示。

圖6 TS=10μs、τ=1μs的仿真結果

對于圖6的仿真結果，參數設置因為滿足τ為Δt的整數倍，所以，產生的100μs以后的9個主假目標幅度幾乎是相等的，出現差異的原因也是因為旁瓣相互疊加的影響［4］。從圖中可以看出，生成的幾個幅度較強的主假目標幾乎全部出現在了真目標后，因此，重復轉發干擾在這種情況下適合于隨隊干擾［5］。

4 結束語

對于重復轉發干擾而言，DRFM通過直接對當前采樣的信號進行重復性轉發，而且在采樣信號存取時，下次采樣的信號可以直接覆蓋前次采樣的信號，因此，重復轉發干擾對存儲器容量的要求較低，其系統控制原理也相對簡單。在實際應用中，我們可以通過控制干擾參數:間歇采樣周期TS與采樣時長τ的變化，來產生不同的干擾效果。所以，重復轉發干擾是對付線性調頻脈沖壓縮雷達的一種新型有效干擾樣式。

［1］趙惠昌，張淑寧.電子對抗理論與方法［M］.北京:國防工業出版社，2010.

［2］王雪松，肖順平，馮德軍等.現代雷達電子戰系統建模與仿真［M］.北京:電子工業出版社，2010.

［3］ 趙國慶.雷達對抗原理［M］.西安:西安電子科技大學出版社，1999.

［4］ 喬安哲.靈巧噪聲干擾效能仿真研究［D］.西安:西安電子科技大學，2011.

［5］ 董洪亮，于悅，羅丁利.間歇采樣轉發干擾對脈沖壓縮雷達的干擾效果分析［C］.2012年火力與指揮控制研究會學術年會，2012.