線性調(diào)頻雷達(dá)信號轉(zhuǎn)發(fā)干擾研究＊

李 楠

（海軍航空兵學(xué)院 葫蘆島 125001）

線性調(diào)頻雷達(dá)信號轉(zhuǎn)發(fā)干擾研究＊

李 楠

（海軍航空兵學(xué)院 葫蘆島 125001）

線性調(diào)頻信號在彈載SAR中得到一定的應(yīng)用，針對彈載SAR中采用的線性調(diào)頻信號，分析對其干擾的方法，建立干擾信號模型，剖析所形成假目標(biāo)的幅度和距離，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)干擾效果同轉(zhuǎn)發(fā)占空比、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延、干擾功率有關(guān)，最后通過線性調(diào)頻信號轉(zhuǎn)發(fā)干擾仿真，得到轉(zhuǎn)發(fā)干擾能較好地干擾彈載SAR的結(jié)論。

線性調(diào)頻信號；轉(zhuǎn)發(fā)干擾；采樣頻率；信號頻譜

Class NumberTN974

1 引言

信息作戰(zhàn)中雷達(dá)對抗是電子對抗的核心內(nèi)容，而隨著雷達(dá)信號樣式的不斷增多，對其干擾變得異常困難。在諸多的雷達(dá)信號樣式中，線性調(diào)頻信號（Linear Frequency Modulation，LFM）在雷達(dá)上得到大量應(yīng)用，成為合成孔徑雷達(dá)使用的主要信號樣式。近年來以SAR為核心技術(shù)的雷達(dá)裝備備受重視，而針對SAR的干擾與反干擾從來就沒有間斷過，對SAR的有源干擾由于要求干擾機(jī)產(chǎn)生和SAR信號相關(guān)參數(shù)極高的逼真性，而準(zhǔn)確獲得SAR信號參數(shù)又十分困難，從而對SAR的干擾也就難以有效進(jìn)行。而彈載SAR是合成孔徑雷達(dá)一個(gè)新的應(yīng)用方向，本文利用轉(zhuǎn)發(fā)干擾實(shí)現(xiàn)對彈載SAR的干擾。

針對合成孔徑雷達(dá)使用的LFM信號特點(diǎn)，文獻(xiàn)［1］提出混沌移頻和混沌延時(shí)相結(jié)合的干擾技術(shù)，借助混沌信號的偽隨機(jī)性及初值敏感性，控制移頻量變化，利用LFM雷達(dá)時(shí)延－頻移間耦合作用，使得干擾信號在雷達(dá)距離波門上隨機(jī)變化，從而實(shí)現(xiàn)干擾。文獻(xiàn)［2］提出基于微動調(diào)制的間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾方法，利用干擾機(jī)對接收到的雷達(dá)信號在方位向調(diào)制勻速轉(zhuǎn)動附加指數(shù)相位增量，在距離向進(jìn)行采樣，再將干擾信號轉(zhuǎn)發(fā)給雷達(dá)實(shí)現(xiàn)干擾。文獻(xiàn)［3］提出一種SAR干擾信號，即時(shí)延脈間抖動轉(zhuǎn)發(fā)干擾，此干擾能獲得SAR距離向匹配處理增益，在距離向占據(jù)一定寬度的噪聲條帶，從而形成有效干擾，文獻(xiàn)［4～10］也研究了轉(zhuǎn)發(fā)干擾。為了深刻認(rèn)識轉(zhuǎn)發(fā)干擾原理，本文對信息作戰(zhàn)中的轉(zhuǎn)發(fā)干擾進(jìn)行信號建模，分析假目標(biāo)幅度和距離，對轉(zhuǎn)發(fā)干擾效果進(jìn)行仿真，為轉(zhuǎn)發(fā)干擾走向?qū)嵱没峁├碚撝笇?dǎo)。

2 轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號模型

假設(shè)采樣信號是矩形包絡(luò)脈沖串，脈寬為τ，重復(fù)周期為Ts，則有

采樣信號頻譜為

其中，Sa（x）＝sin（x）／x，an＝τfsSa（πnfsτ）。當(dāng)Ts＝2τ時(shí)，p（t）為方波脈沖串，則P（f）為

假設(shè)雷達(dá)發(fā)射信號為x（t），時(shí)寬為T，帶寬為B，頻譜為X（f）。干擾機(jī)收到雷達(dá)信號后，對其進(jìn)行采樣處理，獲得采樣信號為xs（t）

采樣信號頻譜為

當(dāng)Ts＝2τ時(shí)，采樣信號頻譜為

對寬帶線性調(diào)頻信號進(jìn)行N次采樣直接轉(zhuǎn)發(fā)，采樣脈沖寬度為τ，采樣周期Ts，干擾機(jī)延遲時(shí)間τd。將雷達(dá)發(fā)射信號時(shí)刻作為時(shí)間起始點(diǎn)，則采樣形成的單位幅度干擾信號第n段為

總采樣轉(zhuǎn)發(fā)信號為

可見干擾信號由N段構(gòu)成，當(dāng)f0≤f≤f0＋kτ時(shí)，第一段信號頻譜為

總的信號頻譜為

設(shè)混頻參考延時(shí)為TL，參考信號為

參考信號與轉(zhuǎn)發(fā)信號進(jìn)行混頻處理后，輸出為

輸出信號頻譜是三個(gè)信號頻譜的卷積，則轉(zhuǎn)發(fā)信號頻譜為

3 假目標(biāo)幅度和距離

由上述采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾信號的頻譜可以看到，其頻譜是多個(gè)辛格函數(shù)加權(quán)和。辛格函數(shù)頻譜間隔取決于采樣轉(zhuǎn)發(fā)頻率fs，加權(quán)幅度取決于采樣頻率、采樣脈沖寬度、轉(zhuǎn)發(fā)頻譜階數(shù)。多個(gè)辛格函數(shù)就構(gòu)成了多階的假目標(biāo)，0階假目標(biāo)的幅度為處于頻率fa處，其余高階假目標(biāo)在0階假目標(biāo)周圍依次排列，相鄰假目標(biāo)峰值點(diǎn)間距為fs，幅度逐漸下降。

其中，c為光速。采樣轉(zhuǎn)發(fā)頻率決定了假目標(biāo)間的距離，采樣頻率越低，所形成假目標(biāo)越密集；采樣頻率越高，假目標(biāo)越稀疏。當(dāng)自衛(wèi)干擾采樣轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延為τd時(shí)，0階假目標(biāo)頻率與真目標(biāo)頻率差為fc＝τdk。

式中，P為雷達(dá)峰值功率，Gt為雷達(dá)接收機(jī)天線增益，σ為目標(biāo)RCS，R是干擾機(jī)與雷達(dá)之間的距離。

由混頻輸出信號可以看出，0階假目標(biāo)與1階假目標(biāo)頻譜間隔是fs，距離差為

干擾機(jī)有效輻射功率與雷達(dá)參數(shù)、幅度調(diào)制系數(shù)關(guān)系為

4 轉(zhuǎn)發(fā)干擾仿真

為了證實(shí)本文轉(zhuǎn)發(fā)干擾的效果，設(shè)定雷達(dá)發(fā)射信號脈寬為50μs，帶寬1800MHz，中頻帶寬10MHz。采樣轉(zhuǎn)發(fā)頻率1MHz，目標(biāo)距離500km，目標(biāo)RCS為7m2。則在不同功率、不同占空比、不同時(shí)延的轉(zhuǎn)發(fā)干擾結(jié)果如圖1～圖4所示。

圖1 時(shí)延5.4μs時(shí)真假目標(biāo)分布

圖2 時(shí)延5.1μs時(shí)真假目標(biāo)分布

圖1 是占空比50%，干擾功率2W，時(shí)延5.4μs時(shí)的真假目標(biāo)分布；圖2是占空比50%，干擾功率0.8W，時(shí)延5.1μs時(shí)的真假目標(biāo)分布；圖3是占空比30%，干擾功率10W，時(shí)延5.3μs時(shí)的真假目標(biāo)分布；圖4是占空比30%，干擾功率5W，時(shí)延5μs時(shí)的真假目標(biāo)分布。

圖3 時(shí)延5.3μs時(shí)真假目標(biāo)分布

從圖1～圖4可得到以下結(jié)論：轉(zhuǎn)發(fā)干擾會產(chǎn)生對稱分布假目標(biāo)信號；真假目標(biāo)相對位置可以調(diào)節(jié)；假目標(biāo)可在真目標(biāo)前后；干擾速度快；假目標(biāo)空間分布可通過轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延控制。

圖4 時(shí)延5μs時(shí)真假目標(biāo)分布

5 結(jié)語

仿真發(fā)現(xiàn)針對轉(zhuǎn)發(fā)干擾通過時(shí)延控制可實(shí)現(xiàn)超前干擾；能形成密集分布的假目標(biāo)群，從而實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)彈的壓制干擾效果。發(fā)射干擾時(shí)可通過轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延、轉(zhuǎn)發(fā)頻率、轉(zhuǎn)發(fā)信號占空比、干擾功率等參數(shù)調(diào)節(jié)生成的假目標(biāo)特性。LFM信號是彈載SAR的主要應(yīng)用信號，要實(shí)現(xiàn)對彈載SAR的有效干擾，究其本質(zhì)就是對LFM信號干擾，受干擾后，SAR圖像會模糊不清，嚴(yán)重影響圖像制導(dǎo)導(dǎo)彈的效能。而本文轉(zhuǎn)發(fā)干擾不需要精確測量彈載SAR的參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)可靠干擾，能方便用于信息作戰(zhàn)實(shí)戰(zhàn)中，因此轉(zhuǎn)發(fā)干擾是干擾彈載SAR的重要手段。

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Repeater Jammingof Linear FrequencyModulated Radar Signal

LI Nan
（Naval Aviation Institute，Huludao 125001）

Aiming at linear frequency modulation signal used in missile－borne synthetic aperture radar，a new jamming style was proposed.Jamming signal model was analyzed.False target amplitude and space range were discussed.Jamming effects were associated with repeater signal duty cycle，repeater time delay，jamming power.At last，repeater jamming performance was verified by simulation.

LFM signal，repeater jamming，sampling frequency，signal spectrum

TN974DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.023

2015年5月13日，

2015年6月28日

李楠，男，博士，講師，研究方向：航空預(yù)警、電子對抗及信息作戰(zhàn)。