一種SAR壓制干擾區域擴展的方法改進

羅 強，朱守保，閆常浩，童創明

（1.第二炮兵工程學院 101教研室，陜西 西安 710025；2.空軍工程大學 導彈學院，陜西 三原 713800）

合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一種高分辨率成像雷達。具有全天時、全天候和透視性等特點，已廣泛用于軍事偵查、地圖測繪以及導彈末端圖像匹配制導等方面[1]。不論在民用還是在軍事領域，合成孔徑雷達占據著越來越重要的地位，尤其在軍事上，這點從現代的幾次戰爭中不難看出。如何干擾合成孔徑雷達，保護己方的目標成為現代電子戰（EW）中的重要課題[2]。

壓制式干擾是對特定區域進行噪聲覆蓋，使敵方不能夠對特定區域成像。筆者分析了正弦調頻轉發干擾的方法，發現其能夠有效的覆蓋重點區域達到較好的干擾效果。方位向間歇采樣可產生沿方位向分布的虛假目標同時也降低了雷達接收機采樣頻率，有利于收發共用天線干擾機的工程實現。筆者將兩種方法結合，得到一種易于工程實現且能夠有效擴大壓制式干擾區域的干擾方法。

1 正弦調頻干擾信號頻譜分析

設合成孔徑雷達發射的線性調頻信號表達式為：

其中，A0為信號幅度；fc為信號載頻；Kr為信號的調頻率。對于距離向正弦調頻信號模型為

式中Jl（mfr）為第一類i階貝塞爾函數。經過與距離壓縮網絡 s*（-t）卷積得

其中sr（t）為未經干擾匹配濾波后的信號。可以看出正弦調頻相當于對信號進行了無數次頻譜搬移，根據移頻原理可知，這樣會造成無數個虛假目標點。實際上由于貝塞爾函數值的大小和接收帶寬的影響產生的有效虛假目標數目還是有限的。由移頻原理可知虛假目標之間的距離為

對于線性調頻信號經過壓縮網絡后形成的sinc脈沖的距離寬度（距離向分辨率ρr）為：

由式（5）與式（6）可知，若 Tp≤Trsin，則 △xr≤ρr那么虛假目標在空間上不能被區分開，那么就會形成壓制式干擾模式。

因為方位向信號也是線性調頻信號，所以分析方法與結果與距離向有相似性。設s0（t，η）為干擾機接收到的雷達信號，對于方位向正弦調頻信號模型為[4-5]

結合式（3）可得

經過與方位向壓縮網絡 s*（t，-η）卷積，結合式（4）得到

其中，η為方位向慢時間；sra（t，η）為未經干擾信號的壓縮輸出。由于距離向與方位向正弦調頻干擾相互獨立互不干擾，所以二維正弦調頻干擾信號為

結合式（4）與式（9），可以推出 sj（t，η）在經過二維壓縮后得到

2 改進的干擾方法

2.1 方位向間歇采樣轉發干擾分析

SAR 方位向間歇采樣轉發的原理是截獲到SAR發射的脈沖信號后，進行高保真采樣和存儲，在下一個或數個脈沖重復周期后轉發除去；然后再接收、采樣、存儲、轉發。如此交替反復直到合成孔徑時間結束。設方位向的采樣信號為[6-7]

干擾信號經過距離向壓縮網絡匹配濾波器與方位向匹配濾波器后，信號為[6]

其中 fs為間歇采樣頻率；an=Twfssinc（nTwfs）為幅度加權系數，D=Twfs為占空比；由式（14）可以看出干擾信號經SAR匹配濾波輸出的方位向形成多個高度逼真，幅度有一定差異的假目標。

2.2 擴展干擾區域范圍方法

為了在方位向擴大壓制式干擾信號的覆蓋范圍，可將兩種方法進行有效的結合，因為兩種方法相互獨立，那么結合式（10）與式（13）可得雷達干擾機在接收到信號 s0（t，η）后處理信號變為

3 實驗仿真分析

由上面的分析可知，不論是正弦調頻干擾還是間歇采樣干擾，不同的參數設置會產生不同的干擾效果。由于研究的主要方向為壓制式干擾，所以在試驗中僅對產生壓制式干擾效果的參數進行仿真。實驗仿真參數為載頻3 GHz、距離向頻寬50 MHz、發射脈寬 5 μs、載機速度 100 m/s、天線尺寸 4 m、測繪中心坐標（10 000，0）、載機高度 4 000 m。

圖1 無干擾點目標Fig.1 Point target figure without jamming

圖2 距離向正弦調頻干擾Fig.2 Sinusoidal FM jamming on distance range

圖3 方位向正弦調頻干擾Fig.3 Sinusoidal FM on azimuth

實驗仿真了6幅圖，說明了正弦調頻干擾、方位向間歇采樣和兩種方法結合的干擾效果和特性，由于觀察的需要對每幅圖都進行了局部放大處理。首先圖1表示沒有干擾情況下的點目標。圖2與圖3是為了說明正弦調制信號能分別在距離向和方位向產生壓制式干擾效果。其中圖2仿真了當mfr=8、Trsin=1.1Tp情況下的干擾效果，從實驗結果可以看出此時相鄰脈沖不能有效分開，形成了壓制式的干擾效果。圖3仿真在mfa=4、Tasin=4TLsar情況下的干擾效果，仿真結果與距離向一樣都形成了壓制的干擾效果。圖4為二維正弦調頻干擾，距離向和方位向的參數與圖2、圖3一致，此種情況下干擾信號會產生覆蓋一定區域噪聲，且覆蓋范圍為方位向（-40 m，40 m）。圖5為方位向間歇采樣干擾仿真，其中Tw=0.01TLsar，占空比0.25。圖6為將兩種方法結合的干擾效果，參數與前5幅圖一致。可以看出圖6的壓制式干擾覆蓋范圍距離向與圖4一致，但是方位向覆蓋范圍為（-120 m，120 m）。覆蓋范圍明顯擴大。實驗結果證實了方法的有效性。

圖4 二維正弦調頻干擾Fig.4 2-D sinusoidal FM jamming

圖5 方位向間歇采樣干擾Fig.5 Azimuth intermittent sampling jamming

圖6 兩種方法結合的干擾Fig.6 Jamming of two methods combined

4 結束語

本文分析了正弦調頻干擾、方位向間歇采樣能夠產生虛假目標的原理。從一維正弦調頻入手，發現一維調頻會產生沿一條直線分布的假目標；因為距離向與方位向不相關，所以將兩向干擾級聯合并成為二維干擾，發現二維干擾能產生分布面積較大干擾效果。以產生壓制式干擾為研究重點，已實驗驗證了能產生覆蓋一定區域的壓制式干擾。方位向間歇采樣轉發干擾在保證產生虛假目標的同時，也解決了高速采樣和同時收發天線隔離度高的難題，以易于工程實現、干擾機理巧妙、欺騙效果好的諸多優點[6]。本文結合兩種方法的優點，推出一種可以有效擴大干擾覆蓋范圍的方法，并且利用實驗驗證了方法的有效性和高效性。本文只是定性的分析了兩種方法的結合可以擴大干擾范圍，但是針對各種參數的變化會對干擾效果產生不同的影響，需要定量分析。這將是下一步研究的重要方向。

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