末制導雷達抗舷外有源誘餌干擾研究

張樹森，王騰飛

（海軍航空工程學院電子工程系，山東煙臺264001）

末制導雷達抗舷外有源誘餌干擾研究

張樹森，王騰飛

（海軍航空工程學院電子工程系，山東煙臺264001）

針對舷外有源雷達誘餌干擾末制導雷達的原理，提出了末制導雷達發射復雜信號對抗舷外有源雷達誘餌的方法，建立了發射信號模型，并從時域參數測量和時頻分析兩方面仿真分析了發射信號的反偵察能力；同時，對末制導雷達去干擾能力進行了仿真分析，驗證了此種發射信號抗舷外有源雷達誘餌的有效性。

發射信號；反偵察；去干擾

舷外有源誘餌在對抗反艦導彈方面有獨特優勢，對反艦導彈生存構成巨大威脅。舷外有源誘餌能夠有效誘偏反艦導彈的前提是艦載偵察系統準確截獲末制導雷達制導信號，并測量出其參數，裝訂給舷外有源誘餌［1］。本文從反偵察角度出發，設計了一種制導干擾一體化導引頭發射信號，對敵方電子偵察干擾設備進行欺騙干擾，以此破壞其對導引頭制導信號參數偵察，使之無法對舷外有源誘餌進行有效引導，達到保護己方雷達不受干擾的目的，造成敵方電子干擾攻擊或反導攻擊失敗，提高反艦導彈的生存能力［2］。

1　發射信號模型

末制導雷達發射機發射3種脈沖信號，分別為誘導脈沖、制導脈沖和遮蓋脈沖，其中，誘導脈沖和制導脈沖由信號組件產生，遮蓋脈沖由干擾組件產生。誘導脈沖作為假目標對敵偵察系統進行欺騙，遮蓋脈沖對制導脈沖進行壓制淹沒干擾，使敵方電子對抗偵察機很難識別和分辨制導信號。

基于相參捷變頻的末制導雷達發射機，其可以在一個發射周期內發射多個頻率不同的脈沖信號，且發射頻率在一定的通頻帶內可控，通常捷變頻帶寬大于400 MHz，假設末制導雷達有n個頻率捷變點，對應的發射頻率分別為f0、f1、…、fn，例如選取頻率f0作為制導脈沖發射頻率，頻率fn作為誘導脈沖發射頻率，在同一個發射周期內，依次發射誘導脈沖（tc時刻發射）與制導脈沖（tg時刻發射），并且誘導脈沖脈寬τc大于制導脈沖脈寬τg，在同一個基準脈沖的控制下，干擾組件在tj時刻產生遮蓋脈沖（噪聲調頻信號），中心頻率為f0，有效調頻帶寬為Bj，其中滿足幅度Aj＞Ag、帶寬Bj＞Bg、脈寬τj＞τg，即遮蓋脈沖在時域和頻域同時對制導脈沖進行遮蓋［3］。顯然制導脈沖重復周期Tg、誘導脈沖重復周期TC和遮蓋脈沖重復周期Tj為同一個周期T。圖1為發射信號時序圖。

圖1　發射信號時序圖Fig.1 Time diagram of emission signal

發射信號模型為：

2　反偵察能力仿真分析

對于雷達偵察干擾設備，能夠偵收空間中存在的各種輻射源信號，制導脈沖和遮蓋脈沖疊加后的信號，會呈現一定的噪聲特性，進入電子偵察設備后，頻率和幅度隨機變化，偵察干擾設備很難對其參數進行正確的測量，進而無法進行有效的分選出雷達參數，對于誘導脈沖，時域和頻域都不在噪聲的遮蓋范圍內，電子偵察設備能夠很容易測量出其參數，完成對其的分選、識別，從而將誘導脈沖參數裝訂給舷外有源雷達誘餌，引導有源雷達誘餌對其進行誘騙。下面將分別從時域參數測量、時頻分析方面分析發射信號的反偵察效果［4］。

2.1對時域參數測量的反偵察效果

電子偵察干擾機對雷達脈沖信號時域參數tTOA、τPW、Ap的測量是在中放、包絡檢波后進行的。噪聲調頻帶寬大于中放帶寬時，若調制噪聲的譜寬ΔF相對較窄，則噪聲調頻信號的瞬時頻率變化相對較慢，其在中放帶寬的駐留時間t大于等于偵察接收機暫態響應時間ty，中放輸出為一系列近似等幅、寬度和周期隨機的脈沖序列（平均脈寬反比與調制噪聲的譜寬），如圖2所示，由于干擾脈沖的隨機性，因而檢波后會形成雜亂的脈沖串，這些雜亂的脈沖串將會對tTOA、τPW的測量產生影響［5］。

圖2　噪聲調頻干擾的中放輸出示意圖Fig.2 Intermediate frequency amplifier exporting diagram of FM noise jamming

仿真條件：制導脈沖幅度為Ag=1，脈沖持續時間為τg=10 μs，帶寬為Bg=10 MHz；遮蓋脈沖的幅度為Aj=4，脈沖持續時間為τj=60 μs，干擾帶寬為Bj=100 MHz，調制噪聲帶寬為ΔF=50 MHz，偵察接收機中放帶寬為Δfrj=50 MHz。

圖3 a）為僅制導脈沖進入接收機中放后的情況，由于制導脈沖帶寬Bg＜Δfrj，即頻率擺動小于中放帶寬，制導脈沖全部進入接收機中放輸出近似等幅線性調頻波，經過包絡檢波后可以對其到達角、脈沖寬度進行準確測量，進而對其分選識別。圖3 b）為遮蓋脈沖與制導脈沖的合成信號進入中放，由于Bj＞Δfrj，即噪聲瞬時頻率擺動超過中放帶寬，接收機中放輸出一系列接近等幅、寬度和周期隨機雜亂脈沖，對其到達角、脈寬的測量也會出現隨機性，無法對其進行正確的分選識別，從而達到反偵察的效果。

圖3　中放輸出時域圖Fig.3 Exporting diagram of intermediate frequency amplifier

2.2對時頻分析反偵察效果

對雷達信號的時頻分析是為了更細致地研究雷達信號的時頻調制特性，以便于分析和判斷雷達的功能和性質，分選識別雷達輻射源。下面從短時傅里葉變換方面分析發射信號的反偵察效果。采用2.1節中的仿真條件進行時頻分析仿真，結果見圖4。

圖4　時頻分析圖Fig.4 Analysis diagram of time frequency

圖4 a）、b）為制導脈沖STFT時頻分析結果，從中能夠清楚的得到脈沖的到達時間、脈沖寬度、脈內特征等參數，利用這些參數能夠對其進行準確的分選識別；圖4 c）、d）為制導脈沖與遮蓋脈沖合成信號時頻分析圖，可以看出制導脈沖完全淹沒在遮蓋脈沖下，STFT時頻分析結果呈現噪聲特性，無法進行分選識別，從而達到反偵察的效果。

3　誘導信號反射回波和噪聲調頻干擾反射回波對制導信號反射回波檢測影響

末制導雷達接收回波信號時，回波信號經過天線進入雷達接收機前端后，下變頻至中頻，僅制導脈沖對應的本振頻率F0作用于中頻接收機，誘導脈沖對應的本振頻率不作用于中頻接收機，下變頻后的誘導脈沖頻率不在中頻接收機接收范圍內，進不了中頻接收機，不會對末制導雷達目標檢測造成影響。對于遮蓋脈沖，僅頻率在中頻接收機帶寬范圍內的部分，會同制導脈沖一起進入中頻接收機，但是噪聲失配于末制導雷達的脈沖壓縮處理過程，并且由于噪聲相位的隨機性，在進行相參積累時，相對于制導脈沖積累少，對末制導雷達目標檢測影響較小。

3.1誘導信號反射回波對制導信號反射回波檢測影響

目標回波信號送入混頻器，與本振系統送來的頻率為f0-fI的穩定本振信號混頻后變成中頻信號：

末制導雷達接收機中頻具有一定的濾波特性，如果中頻濾波特性的帶寬大于制導脈沖的帶寬，則會有過多的噪聲進入接收機，如果選擇的帶寬比制導脈沖帶寬窄，能量就會丟失。因此，中頻濾器一般選為匹配濾波器，其帶寬Δfr，即只有頻率在

范圍內的信號可以進入制導雷達接收機，而下變頻后，誘導脈沖的頻率范圍為：

即誘導脈沖完全被阻隔在接收機之外，不會對雷達信號檢測造成任何影響。

下變頻后，遮蓋脈沖的頻率范圍為：

即混頻后噪聲調頻信號，只有瞬時頻率在接收機帶寬范圍內的部分進入中放，其余部分無法進入中放，進入接收機的遮蓋脈沖信號的總功率為：

仿真條件不變，假設末制導雷達接收機中頻為60 MHz，接收機帶寬為Δfr=10 MHz，圖5 a）為制導干擾一體化發射信號下變頻至中頻后的頻譜，圖5 b）為下變頻后進入接收機中放的信號的頻譜。

圖5　回波信號頻譜圖Fig.5 Spectrum map of echo signal

從仿真圖5中能夠得到：誘導脈沖完全被阻隔在中放之外無法進入中放，遮蓋脈沖只有瞬時頻率在接收機中放范圍內的部分進入中放，而制導脈沖全部進入中放。由此能夠得到，經過下變頻濾波后，誘導脈沖和部分遮蓋脈沖被去除。

3.2噪聲調頻干擾反射回波對制導信號反射回波檢測影響

進入中放后的制導信號淹沒在噪聲之中，去遮蓋脈沖干擾變成了抗噪聲調頻干擾，對于采用脈壓體制的相參雷達，脈沖壓縮和相參積累技術是提高此類雷達回波信噪比的重要手段。

脈沖壓縮后輸出信號的包絡為：

式中，tdo為匹配濾波器的延遲時間［7］。

線性調頻矩形脈沖信號經過匹配壓縮濾波器后的輸出信號為辛克函數，輸出信號的峰值為Ag，是輸入信號幅度Ag的，因此輸出脈沖信號的峰值P0是輸入信號功率Pi的D倍，即

在理想情況下，匹配濾波器與輸入脈沖信號是完全匹配的，但是經過中放、正交檢波后的噪聲趨向于窄帶高斯白噪聲，其統計特性具有隨機性，所以經過匹配壓縮濾波器以后，噪聲并不會被壓縮，仍然保持在原有的噪聲電平上，因此脈沖壓縮之后的功率信噪比SNRo為壓縮之前功率信噪比SNRi的D倍，即

相參積累在中頻實現，N個等幅中頻脈沖信號同相累加，輸出幅度增加N倍，功率增加N2，N個獨立的同分布隨機噪聲相加后的噪聲功率增加N倍，故相參積累使信噪比改善N倍［8］。

經過以上分析，一體化導引頭回波信號經過濾波、脈沖壓縮、相參積累后的信噪比為：

式中，Pis為輸入的制導脈沖功率。

假設脈沖壓縮比D=100，相參積累個數N=32，發射信號中制導脈沖與遮蓋脈沖信噪比，計算的輸出信噪比為：

在檢測概率Pd=0.9和虛警概率為Pfa=10-6時，要求信噪比為SNRo=27.4?13.2=SNRmin，SNRmin=13.2dB，滿足雷達信號檢測的要求。如圖6 a）、b）所示分別為脈沖壓縮后信噪比和相參積累后的信噪比，與計算結果吻合。

圖6　輸出信噪比Fig.6 Exporting signal SNR

4　結束語

本文提出了末制導雷達發射復雜信號對抗舷外有源雷達誘餌干擾的方法，并對發射信號的反偵察效果和末制導雷達的去干擾能力進行了仿真分析，結果表明該方法能夠有效對抗舷外有源雷達誘餌。

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Research on Terminal Guidance Radar Against the Shipboard Active Radar Decoy Jamming

ZHANG Shusen，WANG Tengfei
（Department of Electronic and Information Engineering，NAAU，Yantai Shandong 264001，China）

Aiming at the precondition of shipboard active radar decoy（SARD）jamming the terminal guiding radar，the method of transmitting complicated signals against SARD was put forward.The model of terminal guiding radar transmit was established.The anti-reconnaissance ability of transmit was simulated and analyzed from the aspects of time domain parameters measuring and time-frequency analysis.At the same time，the ability of terminal guiding radar to remove jamming was simulated and analyzed.The effectiveness of guiding and jamming integrated signal against SARD was proved.

integrated signal；anti-reconnaissance；remove jamming

TN97

A

1673-1522（2016）03-0359-06DOI:10.7682/j.issn.1673-1522.2016.03.011

2016-01-12；

2016-04-24

張樹森（1965-），男，教授，碩士。