移頻對卷積調制靈巧噪聲干擾的影響研究

朱寧龍，劉海亮

(解放軍91404部隊，秦皇島 066001)

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移頻對卷積調制靈巧噪聲干擾的影響研究

朱寧龍，劉海亮

(解放軍91404部隊，秦皇島 066001)

摘要：靈巧噪聲干擾作為一種新型干擾方法，可有效干擾線性調頻(LFM)脈沖壓縮雷達。針對移頻后的卷積調制靈巧噪聲干擾，通過理論分析和仿真實驗，分析和研究了移頻對卷積調制靈巧噪聲干擾效果的影響。

關鍵詞：線性調頻；靈巧噪聲干擾；移頻

0引言

隨著電子科學技術的不斷發展和現代軍事雷達理論的日趨完善，雷達體制逐漸地由簡單脈沖發展到多普勒和脈沖壓縮等新體制。如今的新型雷達普遍采用相參、脈壓技術，傳統的壓制干擾和欺騙干擾已很難對其產生明顯干擾[1]。靈巧噪聲干擾，由于其對脈內的調制，可對以上新體制雷達產生有效對抗效果，因此得到了越來越深入的研究。

本文針對基于卷積調制的靈巧噪聲干擾，分析和研究移頻量對干擾效果的影響[2]。

1卷積調制靈巧噪聲干擾

基于卷積調制的靈巧噪聲干擾是利用數字射頻存儲器(DRFM)將干擾機接收到的雷達信號進行存儲和復制，然后與視頻調制信號進行卷積調制，經過雷達的匹配濾波后，由于干擾信號與雷達發射波形匹配，可以獲得匹配濾波器的處理增益，產生較好的響應輸出。在雷達顯示器上的顯示結果為大量的隨機假目標，且對真實目標產生壓制性的覆蓋效果。理論分析和仿真實驗均證明了它能有效干擾線性調頻(LFM)脈沖壓縮雷達,且性能明顯優于射頻噪聲干擾。圖1所示為卷積調制靈巧噪聲干擾的原理框圖。

圖1　卷積調制靈巧噪聲干擾機組成原理框圖

2干擾性能

下面對卷積調制靈巧噪聲干擾對LFM脈沖壓縮雷達的干擾性能進行分析。這里，視頻噪聲以矩形波為例。圖2所示為目標回波信號和靈巧噪聲干擾信號經過匹配濾波器之后的時域結果，圖3為頻域結果。

圖2　匹配濾波后的時域波形

圖3　匹配濾波的后頻譜圖

由圖3可以看出，卷積調制靈巧噪聲的中心頻率、帶寬很好地對準了線性調頻信號的中心頻率和帶寬。由圖2可以看出，靈巧噪聲匹配濾波后出現了類似線性調頻信號匹配濾波后的譜線，而且譜線都擠壓在了一塊，這說明該干擾信號具有噪聲遮蓋干擾特性，所以能很好地遮蓋目標回波。由圖2能看到靈巧噪聲通過匹配濾波后出現了遮蓋波形，兩者能相互印證，說明此類分析的正確性以及靈巧噪聲干擾信號的特性。

卷積調制靈巧噪聲干擾利用了視頻噪聲與LFM線性調頻雷達發射信號的卷積結果作為干擾信號，干擾信號的頻率隨發射信號的頻率變化而變化。也就是說，干擾機不需要測頻和頻率引導，就能自動瞄準信號頻率，因此這種干擾信號也能對頻率捷變雷達進行干擾。并且經過多次仿真驗證，發現靈巧噪聲信號匹配濾波后的譜線正比于參與卷積的脈沖串的數目，脈沖串的數目越多產生的這種譜線就越多，壓制干擾的效果也就越明顯。所以說靈巧噪聲干擾具有遮蓋干擾與欺騙干擾的雙重效果，通過改變脈沖串的數目，就可以產生不同的干擾效果。視頻噪聲時寬越寬，匹配濾波后形成的假目標就越多，對目標的遮蓋干擾效果也就越好[3]。

卷積調制生成的靈巧噪聲干擾信號針對脈沖壓縮雷達的特點，采用復制雷達的發射脈沖信號來產生干擾波形，因此具有較好的相干性，并且干擾信號的中心頻率總是對準被干擾雷達信號的頻率[4]。同時，這種干擾波形不僅使干擾脈沖信號易于通過雷達的檢測處理系統，而且充分利用了干擾能量。由以上討論可知，這種干擾方式能夠對LFM雷達產生比較好的干擾效果。

3加移頻量后的干擾性能

由圖2可知，卷積調制靈巧噪聲干擾信號的出現時刻位于原雷達回波信號之后。雖然在頻域上干擾信號依然可以對雷達回波信號進行高效覆蓋，但在時域上卻與真實目標回波信號有著明顯的時間差。對于具有一定經驗的雷達職手來說，辨別起來并不困難。這在一定程度上使得靈巧噪聲干擾的實際戰術使用效果受到影響。

為了抵消上述問題帶來的影響，可采用移頻手段，將干擾機接收到的目標信號進行移頻，然后再進行靈巧噪聲干擾的調制。這里首先介紹一下移頻干擾的原理[5]。為了簡單起見，先不加靈巧噪聲干擾。

(1)

式中：u=2πB/T。

下面對其進行頻移fd，令ωd=2πfd，則移頻后的信號為：

(2)

雷達接收機匹配濾波器的響應函數可表示為：

(3)

那么雷達目標信號和移頻干擾信號經過雷達接收機匹配濾波器后的結果分別為：

(4)

(5)

下面就移頻方法進行仿真[6-7]。仿真參數為：脈沖持續時間T=50μs，信號帶寬B=10MHz，載頻f0=10MHz，信號幅度A=1。移頻量fd分別為-3MHz、-2MHz、-1MHz、0MHz、1MHz、2MHz、3MHz。

圖4所示為線性調頻信號加移頻前后的輸出波形結果。由圖4可知，當移頻量為正值時，信號出現點在真實目標回波之前；當移頻量為負值時，信號出現點在真實目標回波之后。另外，隨著移頻量的增大，信號的提前和滯后時間越來越大。這些都與之前的理論分析完全吻合。

圖4　LFM信號移頻后的輸出波形

既然移頻可以使干擾出現位置提前或推后，那么如果再經過靈巧噪聲干擾的視頻調制，也就是加上靈巧噪聲干擾，在經過雷達接收機的脈壓處理之后，應該會在目標回波的前邊、后邊或者前后都形成密集假目標，這就使雷達操作職手很難判斷，從而得到更好的欺騙干擾效果。下面就靈巧噪聲干擾加入移頻后的效果進行仿真，仿真參數同上，移頻量fd=1MHz，視頻調制選擇矩形波。

圖5為匹配濾波后線性調頻信號和靈巧噪聲干擾信號的結果對比，圖6為頻域結果圖。由圖5、圖6可知，經過雷達接收機的匹配濾波后，靈巧噪聲干擾信號形成了密集假目標，具有一定的壓制干擾效果，并且出現時間點是在真實雷達目標回波之前。因此較之無移頻時的靈巧噪聲干擾，加移頻后的靈巧噪聲干擾由于出現時刻提前，使得雷達職手在識別時很難辨別，從而達到了增強干擾效果的目的。

圖5　匹配濾波后的時域結果

圖6　匹配濾波后的頻域結果

對比圖3與圖6可得，移頻卷積調制靈巧噪聲干擾信號能量分布在頻域上，對信號還是高效覆蓋，在時域上則已經超前于真實目標，但是其頻譜寬度比無移頻時減小，這是由于移頻后信號與匹配濾波器已經失配，干擾信號能量降低造成的。所以，移頻量的增大會降低干擾功率，從而降低干信比，這對靈巧噪聲干擾是不利的一面。

下面使用系統干信比增益來討論一下移頻量大小對線性調頻脈沖壓縮雷達的干擾影響。系統干信比增益的定義為：

(6)

式中：Ji、J0和Si、S0分別為接收系統匹配濾波前后的干擾功率和信號功率。

由于移頻量為負值和正值的效果是對稱的，這里移頻量選擇 0～3 MHz，每個移頻量對應的干信比增益是獨立仿真100次后取平均所得。仿真結果如圖7所示。

圖7　干信比增益與移頻量的關系曲線

由圖7可知，隨著頻偏的增大，干信比逐漸下降，干擾功率的利用率逐漸下降，這對實現有效干擾非常不利。仿真結果印證了移頻量不能隨意選擇，不可盲目過量移頻，以免造成干擾效率的下降、干信比的降低，從而影響到實際的干擾實現效果。

4結束語

本文針對LFM線性調頻雷達，分析了基于卷積調制的靈巧噪聲干擾及其干擾性能，并就增加了移頻后的干擾性能進行了理論分析和仿真模擬，最后對移頻量大小的選擇進行了討論。根據以上分析，加入移頻量后的卷積調制靈巧噪聲干擾具有更優的干擾效果，但移頻量的選擇要兼顧干擾功率的下降問題，適中選取，從而達到最好的干擾效果。

參考文獻

[1]趙國慶，朱燕.對線性調頻脈壓雷達干擾方法的研究[J].電子科技，2004(4):57-59.

[2]SCHLEHER D C.Electronic Warfare in The Information Age[M].London:Artech House Boston,1999.

[3]徐曉陽，包亞先，周宏宇.基于卷積調制的靈巧噪聲干擾技術[J].現代雷達，2007，29(5):28-31.

[4]楊紹全，張正明.對線性調頻脈壓雷達的干擾[J].西安電子科技大學學報，1991，18(3):24-30.

[5]湯禮建，黃建沖.對線性調頻脈壓雷達的靈巧噪聲干擾研究[J].電子對抗，2008(1):14-17.

[6]欒琳.靈巧噪聲干擾的建模仿真研究[D].西安：西安電子科技大學,2009.

[7]王德明，張冰，朱志宇.脈沖壓縮雷達干擾技術仿真研究[J].華東船舶工業學院學報(自然科學版)，2004，18(6):55-59.

Research into The Influence of Frequency Shift on Smart Noise Jamming with Convolution Modulation

ZHU Ning-long，LIU Hai-liang

(Unit 91404 of PLA,Qinhuangdao 066001,China)

Abstract:As a new jamming method,smart noise jamming can jam the linear frequency modulation (LFM) pulse compression radar effectively.Aiming at the smart noise jamming with convolution modulation after frequency shift,this paper analyzes and studies the influence of frequency shift on the effect of smart noise jamming with convolutional modulation through theoretical analysis and simulation test.

Key words:linear frequency modulation;smart noise jamming;frequency shift

收稿日期:2016-01-08

中圖分類號：TN972

文獻標識碼：A

文章編號：CN32-1413(2016)02-0017-04

DOI:10.16426/j.cnki.jcdzdk.2016.02.005