基本間歇采樣干擾樣式應(yīng)用研究

李圣衍，郭　波

(南京電子技術(shù)研究所，江蘇 南京 210039)

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基本間歇采樣干擾樣式應(yīng)用研究

李圣衍，郭波

(南京電子技術(shù)研究所，江蘇 南京 210039)

摘要：由于機(jī)載、導(dǎo)彈載平臺(tái)空間所限，干擾機(jī)無法實(shí)現(xiàn)收發(fā)射同時(shí)，針對大時(shí)寬帶寬信號(hào)的干擾是一個(gè)難題。首先介紹間歇采樣干擾原理，并對兩種基本的間歇采樣干擾進(jìn)行仿真研究，提出在自衛(wèi)干擾條件下，采用循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣干擾是比較好的干擾樣式，最后介紹了在外場驗(yàn)證的情況。

關(guān)鍵詞：間歇采樣；收發(fā)隔離；循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)

0引言

隨著高速數(shù)字電路與信號(hào)處理技術(shù)在電子戰(zhàn)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(DRFM)技術(shù)成為對抗相干雷達(dá)的重要手段。究其原理，基于DRFM的相干轉(zhuǎn)發(fā)干擾在數(shù)學(xué)上其實(shí)就是對雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行不失真采樣、經(jīng)過一定處理后再恢復(fù)為模擬信號(hào)的過程。為了保持信號(hào)的相干性，要求干擾機(jī)對雷達(dá)信號(hào)的采樣頻率必須滿足Nyquist采樣定律。另一方面，在工程實(shí)現(xiàn)上，一般需要干擾機(jī)采用收發(fā)隔離的兩個(gè)天線同時(shí)工作，以期盡快地把轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號(hào)輻射出去，特別是在自衛(wèi)干擾狀態(tài)下，如果干擾信號(hào)落后回波較多延時(shí)，則干擾很容易被剔除掉，所以干擾機(jī)的收發(fā)天線應(yīng)盡可能做到同時(shí)工作。但在諸如彈載、機(jī)載等很多應(yīng)用場合，受到平臺(tái)的限制，收發(fā)同時(shí)工作是無法實(shí)現(xiàn)的。針對這種情況，采用間歇采樣干擾是一種較好的干擾手段[1-3]。

1數(shù)學(xué)模型

針對天線收發(fā)分時(shí)體制，通過對雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行低速的間歇采樣，利用脈壓雷達(dá)的匹配濾波特性，就可以產(chǎn)生相干假目標(biāo)串的干擾效果。基本的間歇采樣干擾樣式為單次轉(zhuǎn)發(fā)方式，其轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)序如圖1所示。

圖1　單次轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣

利用基本的間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾樣式，通過對采樣信號(hào)的處理，可以產(chǎn)生變化的間歇采樣樣式，其中循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣就是一種變化的樣式，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)序如圖2所示。利用該樣式可以在雷達(dá)上產(chǎn)生不同的干擾效果，數(shù)學(xué)推導(dǎo)如下：

圖2　循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣

設(shè)周期方波信號(hào)的脈寬為τ，周期為2τ，關(guān)于原點(diǎn)左右對稱

(1)

其頻譜為:

(2)

(3)

完整的雷達(dá)信號(hào)設(shè)為s(t)，其時(shí)間起始為0，信號(hào)對應(yīng)的頻譜為S(f)，在偵收窗與干擾窗時(shí)長均為τ的情況下，對信號(hào)間歇采樣并延時(shí)疊加的數(shù)學(xué)表達(dá)為：

(4)

SJam的頻譜為:

(5)

當(dāng)M=0時(shí)，

(6)

為單次轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣干擾的一般信號(hào)形式，當(dāng)M≠0時(shí)，SJam為循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)間歇采樣干擾的一般信號(hào)形式。

上述推導(dǎo)針對一般信號(hào)，對于LFM信號(hào)，其間歇采樣干擾的匹配濾波響應(yīng)推導(dǎo)如下：

假設(shè)線性調(diào)頻信號(hào)為：

(7)

其匹配濾波器響應(yīng)為:

(8)

則線性調(diào)頻信號(hào)匹配濾波結(jié)果為：

(9)

對其求模，得：

(10)

圖3　間歇采樣信號(hào)示意圖

圖4　各級(jí)yn(t)的關(guān)系

根據(jù)上述推導(dǎo)和仿真分析，間歇采樣干擾信號(hào)通過匹配濾波器后，有可能形成一個(gè)幅度由間歇采樣波門脈寬和重復(fù)周期決定的逼真假目標(biāo)，稱之為主假目標(biāo)，同時(shí)在主假目標(biāo)兩側(cè)形成逼真次假目標(biāo)群，但單次轉(zhuǎn)發(fā)和循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)具有不同的效果。

2仿真分析

仿真條件為：PRI=1.32 ms，PW=100 μs，BW=2 MHz，間隙采樣時(shí)間分別為2.5、5、8 μs，加固定的多普勒頻移fd，采用單次轉(zhuǎn)發(fā)方式。脈壓結(jié)果如圖5～7所示。

圖5　2.5μs采樣脈壓

圖6　5μs采樣脈壓

圖7　8μs采樣脈壓

脈沖期間采用單次轉(zhuǎn)發(fā)方式，在脈沖結(jié)束后，對間歇采樣的所有子脈沖采用密集假目標(biāo)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，仿真條件如下：PRI=1.32ms，PW=100μs，BW=2MHz，采樣時(shí)間2μs，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間2μs，固定fd=100kHz，干擾時(shí)間=300μs，假目標(biāo)間隔=16μs。仿真結(jié)果如圖8所示。

圖8　單次轉(zhuǎn)發(fā)+密假時(shí)頻圖

從圖8可知，采用上述方式形成的假目標(biāo)，明顯分為兩部分，第1部分為脈沖持續(xù)期間形成的假目標(biāo)，在自衛(wèi)干擾狀態(tài)下，目標(biāo)回波亦處于該階段。第2部分為脈沖結(jié)束形成的假目標(biāo)，兩者之間有較大的空隙，這種干擾信號(hào)的干擾效果較差。

在脈沖期間采用循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)方式，脈沖結(jié)束后仍采用密集假目標(biāo)方式，則可較好地解決該問題。仿真條件如下： PRI=1.32ms，PW=100μs，BW=2MHz。以間歇采樣加循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行干擾。采樣周期10μs，干擾周期20μs，干擾300μs，目標(biāo)位置100×103km。仿真結(jié)果如圖9~10所示。從圖中可以看出采用循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)方式，產(chǎn)生的假目標(biāo)沒有明顯的空隙。

圖9　5μs采樣循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假

圖10　10μs采樣循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假

3試驗(yàn)結(jié)果

利用DRFM硬件平臺(tái)產(chǎn)生間歇干擾，在外場開展和雷達(dá)的對接試驗(yàn)，取得較好的效果。圖11~12為某雷達(dá)在接收通道中錄取干擾信號(hào)實(shí)際處理的結(jié)果，從脈壓結(jié)果可以看出，單次轉(zhuǎn)發(fā)+密假方式下，脈沖持續(xù)期間的假目標(biāo)和脈沖結(jié)束后的假目標(biāo)有較大間隔，而在循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假方式下，脈沖持續(xù)期間的假目標(biāo)和脈沖結(jié)束后的假目標(biāo)有基本沒有間隔，干擾效果較好，基本和上述仿真結(jié)果相同。

圖11　循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)+密假脈壓結(jié)果

圖12　單次轉(zhuǎn)發(fā)+密假脈壓結(jié)果

4結(jié)束語

間歇采樣干擾是一種新型的干擾樣式，在機(jī)載和彈載突防時(shí)具有較好的應(yīng)用前景。這主要得益于該樣式對雷達(dá)的參數(shù)要求不高，同時(shí)能夠達(dá)到相干干擾的效果。本文比較了兩種典型的間歇轉(zhuǎn)發(fā)方式的干擾效果，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。間歇采樣還有較多的變種，每種變種均有不同的特性。針對間歇采樣干擾，雷達(dá)相應(yīng)的對抗措施包括窄脈沖識(shí)別、掩護(hù)脈沖等，后續(xù)還將有針對性地開展相關(guān)研究工作，以提高間歇采樣干擾的有效性。■

參考文獻(xiàn)：

[1]王雪松,劉建成,張文明,等.間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾的數(shù)學(xué)原理[J].中國科學(xué)E輯:信息科學(xué),2006,36(8):891-901.

[2]王雪松,肖順平,馮德軍,等.現(xiàn)代雷達(dá)電子戰(zhàn)系統(tǒng)建模與仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[3]賈鑫,胡華超,吳金亮,等.SAR二維間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾研究[J]. 航天電子對抗,2011,27(5):29-31.

Application research of typical interrupted-sampling jamming mode

Li Shengyan, Guo bo

(Nanjing Research Institute of Electronic Technology,Nanjing 210039,Jiangsu,China)

Abstract：Due to the plane and missile platform's limited space,a jammer cannot implement receiving and transmitting at the same time.The jamming for the signal of big time-band and broad-band is difficault.Firstly,the theory of interrupted-sampling jamming is introduced, and two basal interrupted-sampling jamming are simulated, It is put forward that the circle-repeated interrupted-sampling jamming is a better jamming mode.Finally,the thing of outfield validation is introduced.

Key words：interrupted-sampling;receiving and transmitting seclusion;circle-repeater

中圖分類號(hào)：TN972

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡介：李圣衍(1973-)，男，高工，主要從事電子對抗系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

收稿日期：2015-07-13；2015-10-15修回。