一種針對(duì)網(wǎng)內(nèi)脈壓雷達(dá)的靈巧式噪聲干擾

張 翔，李彥志，楊建波

（空軍航空大學(xué) 吉林 長(zhǎng)春　130022）

一種針對(duì)網(wǎng)內(nèi)脈壓雷達(dá)的靈巧式噪聲干擾

張 翔，李彥志，楊建波

（空軍航空大學(xué) 吉林 長(zhǎng)春130022）

針對(duì)網(wǎng)內(nèi)采用了旁瓣匿影和旁瓣對(duì)消技術(shù)的脈沖壓縮雷達(dá)，采用卷積噪聲對(duì)該種雷達(dá)進(jìn)行干擾。結(jié)合公式推導(dǎo)及仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該噪聲的假目標(biāo)特性。同時(shí)得出了該噪聲在雷達(dá)接收機(jī)處所能獲得的匹配增益計(jì)算公式，在信號(hào)時(shí)寬分別為噪聲時(shí)寬的5倍和10倍時(shí)，噪聲在雷達(dá)接收機(jī)處分別能獲得約7 dB和10 dB的增益，驗(yàn)證了這種噪聲在分布式干擾中的功率優(yōu)勢(shì)。

卷積噪聲；網(wǎng)內(nèi)脈壓雷達(dá)；靈巧式噪聲；旁瓣匿影；旁瓣對(duì)消

雷達(dá)是戰(zhàn)爭(zhēng)雙方的眼睛，為了在戰(zhàn)爭(zhēng)中贏得先機(jī)，各國(guó)都在大力發(fā)展新體制雷達(dá)。為了更進(jìn)一步提升雷達(dá)的“四抗”能力，目前最有效的方法就是將多部雷達(dá)組網(wǎng)。針對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的干擾也成了一大難題。

在文獻(xiàn)［1］中就提到了一種分布式干擾，將問(wèn)題簡(jiǎn)化成了：對(duì)網(wǎng)內(nèi)單部雷達(dá)進(jìn)行欺騙干擾，對(duì)其他雷達(dá)進(jìn)行相參噪聲干擾這樣兩個(gè)問(wèn)題。然而由于新體制雷達(dá)的運(yùn)用，如果噪聲信號(hào)與雷達(dá)回波信號(hào)不匹配，在通過(guò)雷達(dá)接收機(jī)端匹配濾波器時(shí)，就無(wú)法獲得脈沖壓縮增益，而雷達(dá)本身回波信號(hào)在接收機(jī)端會(huì)獲得較明顯的脈沖壓縮增益，這就會(huì)導(dǎo)致干擾效果降低甚至無(wú)法有效干擾。旁瓣匿影和旁瓣消隱的運(yùn)用讓傳統(tǒng)非相參噪聲無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效干擾。對(duì)此提出了使用卷積調(diào)制的靈巧式干擾噪聲，這種噪聲既能在接收機(jī)端獲得較高的匹配增益，又能通過(guò)加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生多假目標(biāo)信號(hào)，能很好針對(duì)上文提到的抗干擾措施。

圖1　靈巧式噪聲干擾產(chǎn)生器組成框圖Fig.1　Structure of smart noise generator

1　噪聲產(chǎn)生原理

基于卷積調(diào)制的靈巧噪聲干擾產(chǎn)生器的組成框圖如圖1所示。

干擾機(jī)接收天線接受雷達(dá)信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)處理生成中頻信號(hào)。雷達(dá)中頻輸入信號(hào)經(jīng)A/D采樣后，經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻（DDC），生成同相正交的兩路零中頻數(shù)字信號(hào)，兩路信號(hào)送入信號(hào)處理機(jī)I進(jìn)行復(fù)卷積處理。信號(hào)處理機(jī)I中，輸入波形以距離為單元（壓縮后）經(jīng)過(guò)多次加權(quán)延遲疊加在假目標(biāo)欺騙干擾中，加權(quán)系數(shù)是用來(lái)對(duì)不同距離目標(biāo)進(jìn)行多普勒頻率調(diào)制與幅度調(diào)制。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的相干時(shí)延、幅度調(diào)制和頻率偏移，達(dá)到相參干擾的目的。信號(hào)處理器II完成抽頭延遲，幅度加權(quán)及延遲長(zhǎng)度控制等功能，以得到在時(shí)域上覆蓋整個(gè)（或部分）重復(fù)周期，頻域上覆蓋目標(biāo)回波譜線的噪聲干擾波形。卷積處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)上變頻（DUC）將零中頻變?yōu)閿?shù)字中頻，再經(jīng)D/A變換后得到模擬中頻信號(hào)。然后經(jīng)上變頻得到射頻干擾信號(hào)，經(jīng)功放和天線輻射出去。

2　假目標(biāo)產(chǎn)生原理

假目標(biāo)產(chǎn)生主要依靠信號(hào)處理器中的加權(quán)系數(shù)。雷達(dá)回波信號(hào)經(jīng)相干解調(diào)后，輸出兩路正交信號(hào)，設(shè)為I/Q兩路信號(hào)。分別用下式表示：

假目標(biāo)要在速度和距離有足夠的欺騙性，這一點(diǎn)可以通過(guò)延遲和多普勒頻率的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。假目標(biāo)距離表達(dá)式和速度表達(dá)式如下：

噪聲在復(fù)卷積運(yùn)算處理器中實(shí)現(xiàn)噪聲假目標(biāo)特性，復(fù)卷積運(yùn)算器如圖2所示。通過(guò)加權(quán)系數(shù)的定量變化，就可以一定距離上構(gòu)造虛假目標(biāo)。由式（1）（2）（3）（4）可以得到加權(quán)系數(shù)為：

圖2　復(fù)卷積運(yùn)算器Fig.2　Logic solver of complex convolution integral

LFM雷達(dá)參數(shù)如下：幅度：1.0；信號(hào)波形：線性調(diào)頻信號(hào)；頻帶寬度：30兆赫茲（30 MHz）；脈沖寬度：10微秒（20 μs）；中心頻率：1 GHz。經(jīng)過(guò)脈沖壓縮仿真后得到圖3，驗(yàn)證了卷積噪聲的假目標(biāo)特性。

3　匹配增益分析

傳統(tǒng)射頻噪聲干擾在到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)后，理論上來(lái)說(shuō)其功率增益為1（實(shí)際上由于匹配濾波及其他因素往往小于1）。這里我們對(duì)卷積噪聲的增益做一定的分析推導(dǎo)。

設(shè)干擾功率增益為G，那么

式中，Jt和J0分別是卷積處理后的噪聲功率和普通射頻噪聲功率。設(shè)噪聲時(shí)間長(zhǎng)度為Tj，信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度為Ts，脈沖壓縮后信號(hào)帶寬為B，時(shí)寬為1/B。那么根據(jù)能量守恒定律有：

圖3　假目標(biāo)信號(hào)經(jīng)脈壓后結(jié)果Fig.3　Result of compressed false target signal

所以可以得到匹配增益為：

脈沖壓縮后信號(hào)時(shí)寬趨向于零，因此這里我們將式（9）做近似運(yùn)算可以得到匹配增益為如下：

表1　脈壓雷達(dá)匹配增益值Tab.1　Gain matching value of pulse compression radar

4　分布式干擾距離分析

分布式干擾一般采用無(wú)人機(jī)、熱氣球等低成本、體積小的飛行器作為載體。干擾機(jī)要對(duì)雷達(dá)產(chǎn)生有效干擾必須滿足：

式中J/S為干信比，Kd為壓制系數(shù)。考慮最極限情況，即干信比等于壓制系數(shù)。對(duì)常規(guī)射頻噪聲而言，此時(shí)雷達(dá)在干擾方向上最大探測(cè)距離為：

對(duì)于卷積噪聲，由于噪聲與雷達(dá)信號(hào)想匹配，所以在雷達(dá)接收機(jī)端也會(huì)受到相同的增益，所以在卷積噪聲干擾下雷達(dá)最大探測(cè)距離為：

為了驗(yàn)證這種卷積噪聲在功率上的優(yōu)勢(shì)，我們構(gòu)造一個(gè)模型：雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率2 000 kw，發(fā)射天線增益為30 dB，接收天線增益為20 dB，信號(hào)帶寬10 MHz，子脈沖寬度1 μs，干擾機(jī)天線增益10 dB，壓制系數(shù)等于3，干擾信號(hào)脈寬為10 μs（所以這里對(duì)應(yīng)的匹配增益取10 dB）隨著干擾機(jī)功率的變化

我們能得到圖4。

圖4　干擾機(jī)功率變化和雷達(dá)探測(cè)距離關(guān)系曲線Fig.4　Relation curve of jamming power and radar range

由圖4可以看出卷積噪聲，由于在雷達(dá)接收機(jī)端獲得一個(gè)匹配增益，所以同等功率的情況下，要達(dá)到同等干擾效能，使用卷積噪聲干擾距離更遠(yuǎn)。

5　結(jié)　論

由于靈巧式噪聲噪聲體制和雷達(dá)本身信號(hào)波形相匹配，所以和雷達(dá)信號(hào)一樣可以在接收機(jī)端獲得匹配增益。同時(shí)由于靈巧噪聲本身帶有多個(gè)隨機(jī)假目標(biāo)信號(hào)因此對(duì)抗旁瓣匿影（SLB）和旁瓣對(duì)消（SLC）的效果很好，雷達(dá)SLB技術(shù)讓主通道接收到假目標(biāo)時(shí)關(guān)閉，這種噪聲會(huì)讓主通道經(jīng)常關(guān)閉，從而可能丟掉真實(shí)目標(biāo)。雷達(dá)SLC技術(shù)瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，這使它不能對(duì)從旁瓣進(jìn)入的脈沖干擾信號(hào)進(jìn)行抑制。

［1］馬亞濤，趙國(guó)慶，徐晨.現(xiàn)有條件下對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)的航跡欺騙［J］.電子信息對(duì)抗技術(shù)，2013，28（2）：34-37.

［2］徐曉陽(yáng)，包亞先，周宏宇.基于卷積調(diào)制的靈巧噪聲干擾技術(shù)［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2007，29（5）：28-31.

［3］葛青林，王瑩瑩，李靜.一種產(chǎn)生雷達(dá)多假目標(biāo)的卷積調(diào)制法［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2012，40（1）：137-139.

［4］羅進(jìn).基于卷積調(diào)制的分布式干擾［J］.艦船電子對(duì)抗，2013，36（1）：40-42.

［5］張煜，楊紹全.對(duì)線性調(diào)頻雷達(dá)的卷積干擾技術(shù)［J］.電子信息學(xué)報(bào)，2007，29（6）：1408-1411.

［6］陳淦濤，許稼，高效，等.有源壓制干擾下雷達(dá)雷達(dá)探測(cè)距離［J］.分析與計(jì)算，2011，9（1）：13-17.

［7］魯曉倩.組網(wǎng)雷達(dá)航跡干擾研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2007.

A kind of smart noise jamming for pulse compression radar within network radar

ZHANG Xiang，LI Yan-zhi，YANG Jian-bo
（Aviation University of Air force，Changchun 130022，China）

As to pulse compression radar within network radar which adopt side-lobe blanking and side-lobe cancellation，using convolution noise to make interference with it.Proving the false target feature of the noise by formula and simulation. Meanwhile，obtaining formula of matched gain that this kind of noise can get at receiver.When time wide of signal is 5 times or 10 times longer than time wide of noise，the noise will get about 7 dB or 10 dB of matched gain，which prove power advantage of this kind of noise.

convolution noise；pulse compression radar within network radar；smart noise；side-lobe blanking；side-lobe cancellation

TN958.3

A

1674－6236（2016）03-0188-02

2015-03-31稿件編號(hào)：201503474

張 翔（1993—），男，湖南岳陽(yáng)人，碩士研究生。研究方向：航跡欺騙與效能評(píng)估。