對抗相位編碼末制導雷達有源干擾方法研究?

（中國船舶工業系統工程研究院 北京 100094）

1 引言

當前信息化的海上作戰中，所面臨的最大威脅仍然是反艦導彈。現代戰爭中的反艦導彈末制導雷達大部分都是基于脈沖壓縮的相參工作體制設計的。相參雷達是利用大時寬帶寬積的脈沖壓縮波形原理，主要包括相位編碼和線性調頻兩大類［7］。由于相位編碼信號形式具有良好的低截獲概率特性，且其發射波形具有類似噪聲的特點，所以在作戰對象為低速運動目標的領域里應用較多［11］。艦船目標屬于低速運動目標，所以反艦導彈末制導雷達也較多的采用相位編碼的相參工作方式［8］。相位編碼體制末制導雷達在探測到目標的同時，通過相參積累的方式獲取運動目標的多普勒域特性，這種方式增加了信息獲取維度，使得相位編碼末制導雷達具有較好的抗有源干擾能力［1］。

本文在分析相位編碼末制導雷達技術特點、波形設計特征等的基礎上，仿真分析了有源干擾對相位編碼末制導雷達的影響，指出了對抗采用相位編碼雷達的反艦導彈的干擾樣式、干擾技術以及干擾基本要求。

2 相位編碼末制導雷達的技術特點

采用相位編碼體制的末制導雷達具有良好的低截獲概率，在獲取目標時域特性的同時，通過相參積累還可以獲取目標的多普勒特性，增加了雷達信息獲取緯度，使得相位編碼體制的末制導雷達的目標識別和選擇能力得到增強，具有一定的綜合抗干擾能力［2］。

相位編碼雷達信號通常采用偽隨機數編碼序列對高頻寬脈沖進行相位調制，采用無周期的編碼方式，類似于隨機噪聲［4］。二相編碼時域波形圖如圖1所示。

圖1 二相編碼時域波形圖

雖然相位編碼雷達具有低截獲概率［12］和強抗干擾能力的特點，但同樣也伴隨著多普勒敏感、較高的距離旁瓣等問題產生，這和線性調頻信號完全不同［5］。

相位編碼信號雖然不存在速度和速度之間的耦合關系，但是卻多普勒頻移十分敏感。如果被壓縮的信號存在多普勒頻移，將會破壞各子脈沖的相位關系，從而降低信號的處理增益。特別是在對高速運動目標進行探測時，由多普勒頻移導致的失配比較嚴重［6］。

從圖2仿真可以看出，當fd/B>0.0015時，將產生嚴重的失配，主瓣幅度顯著下降，最大峰值旁瓣與主瓣之比顯著提高。所以，對于編碼信號進行多普勒調制時，fd的選擇將非常重要［10］。

圖2 相位編碼信號增加多普勒調制前后

編碼信號的距離旁瓣和子碼的個數有關，子碼越多，脈壓后的主副瓣比越大，距離旁瓣越低。對于單個編碼信號波形來說，脈壓處理后普遍存在比較高的距離旁瓣。為此，編碼信號在設計時采用脈間編碼規則不同的波形，通過脈間波形的差異，降低相參積累后的距離旁瓣。在相參積累期間，脈間編碼波形不同是編碼雷達和線性調頻雷達最大的不同。這也決定了對于編碼雷達的干擾要難于線性調頻末制導雷達。

從圖3可以看出，采用脈間編碼波形變化后，目標的距離旁瓣明顯降低，旁瓣幅度降低20dB以上。

圖3 脈間碼型變化前后積累圖

總之，采用相位編碼信號體制的相參雷達和采用線性調頻信號體制的相參雷達，其發射信號的工作時序，脈間波形調制樣式等存在較大的差異。這也造成對抗相位編碼末制導雷達和對抗線性調頻末制導雷達，其干擾方法也存在很大的差異。

3 對抗相位編碼末制導雷達的有源干擾方法設計

對抗反艦導彈末制導雷達的有源干擾，主要包括壓制式干擾和欺騙式干擾兩大類。壓制式干擾以噪聲連續波或者準連續波為主，主要表現形式包括掃頻干擾，寬帶噪聲干擾，窄帶阻塞干擾，梳狀譜等干擾方式。欺騙式干擾主是通過對偵收到的雷達發射信息進行數字儲頻后，再對儲頻信號片段進行延遲、速度調制以及多次復制，再按照不同的時序通過干擾發射機輻射出去，主要干擾形式包括速度拖引干擾、距離拖引干擾、距離-速度拖引干擾以及多假目標干擾［9］。

相位編碼體制末制導雷達發射波采是脈間相干的，而接收系統實際上是一個窄帶的匹配濾波器。對于傳統的干擾方式，無論窄帶阻塞干擾、寬帶噪聲干擾、掃頻干擾還是梳狀譜干擾，均與雷達發射波不相干，因此接收波經脈沖壓縮后，能濾除大部分噪聲能量，極大地降低了壓制式干擾的功率利用率，因此壓制式干擾對于線性調頻體制末制導雷達不能起到有效的干擾作用［6］。

目前對于相位編碼體制末制導雷達的有源干擾以欺騙式干擾為主。但近年來，隨著數字處理能力和運算能力的飛躍式發展，大量復雜的目標識別算法和抗干擾算法的成功應用，使得相位編碼體制末制導雷達的綜合抗干擾能力水平大幅提升。常規的距離拖引干擾、速度拖引干擾、距離-速度聯合拖引干擾以及多假目標干擾都無法做到同時對線性調頻體制末制導雷達的時域和頻域特性造成影響，從而導致常規的欺騙干擾手段效果不佳。

利用相位編碼體制末制導雷達工作時在相參積累期間，載頻、脈沖重復周期均不變，脈間信號調制樣式變化的特性，以及相位編碼信號對多普勒敏感的特性，設計一種間歇采樣儲頻+多次復制轉發的有源干擾樣式。該有源欺騙干擾樣式可對相位編碼體制末制導雷達的時域和頻域回波同時造成影響，從而造成雷達的檢測和識別非常困難，實現對新型反艦導彈相位編碼體制末制導雷達的有效干擾。

間歇采樣儲頻+多普勒調制轉發干擾的實現過程如下：

1）對接收到每個脈沖進行間歇片段采樣數字儲頻［3］

首先，對偵收到的雷達發射脈沖進行片段采樣數字儲頻。

如圖4所示，當艦載雷達偵察設備截獲到末制導雷達發射脈沖信號前沿時，首先從脈沖前沿開始進行片段采樣數字儲頻，然后再進行復制、調制轉發。之后再進行片段采樣儲頻，然后再調制轉發。交替進行調制轉發和片段采樣儲頻，直至該脈沖信號結束。

圖4 間歇采樣儲頻+多普勒調制轉發干擾輸出時序示意圖

片段采樣的信號時長可以根據偵察設備的最大儲頻深度靈活設置，如圖4所示，采樣存儲片段如圖中所示分別為Δt1、Δt2、Δt3、Δt4等。為了確保干擾的有效性，采用片段的時長不宜過長或者過短。采樣儲頻片段的時長以整個脈沖寬度的十分之一到五分之一為宜。比如脈沖寬度為10μs，則推薦片段采樣的寬度為1μs～2μs為宜。

2）對每個儲頻片段進行多普勒調制后再進行轉發

由于相位編碼信號具有對多普勒敏感的特性，所以需要謹慎對待相位編碼信號的多普勒調制。

由于相位編碼體制末制導雷達在回波信號相參積累期間，載頻和脈沖重復周期均保持不變。假設，相位編碼體制末制導雷達的脈沖重復周期為PRT，載頻為F0，相參積累個數為N。

雷達的脈沖重復頻率為PRF=1/PRT；

雷達發射信號的波長為λ=c/F0（c為光速）；

雷達的多普勒分辨率為v=（λ*PRF）/（2N）。

對于相位編碼信號的多普勒調制應該以多普勒分辨率為準，多普勒調制范圍在［-5v，5v］之間，這樣才能保障相位編碼信號在脈壓后損失較小。

由于當前相位編碼末制導雷達的距離分辨率已經達到2m～5m的量級，所以艦船目標回波已經呈現出明顯的面目標特征。所以，為了達到良好的欺騙干擾效果，需要對片段采樣儲頻的信號進行多次復制。其中多次復制是為了形成多個強散射點，用于模擬艦船回波的多強散射點反射特征。比如對于典型中大型作戰艦船來說可形成5個左右的強散射點，所以多次復制的推薦次數以3～6次為宜。

4 建模仿真

根據上一節的參數設計進行建模仿真。參數設計如下：

1）編碼信號采用M碼序列，字碼長度255；

2）脈間碼型變化；

3）積累個數64；

4）脈沖重復頻率1000Hz；

5）數字儲頻片段5段；

6）儲頻片段復制次數4次；

7）多普勒速度調制范圍［-5m/s，+5m/s］之間。

干擾效果圖如圖3所示。

圖5 有源干擾效果圖

5 結語

本文根據相位編碼體制末制導雷達的工作時序和技術特點，提出一種間歇采樣儲頻+多普勒調制轉發的新型干擾樣式。并對間歇片段采樣儲頻的寬度、片段復制的次數、多普勒調制的范圍等策略進行詳細設計。通過對新型反艦導彈相位編碼末制導雷達發射的每一個脈沖進行片段采樣、儲頻、多次復制多普勒調制后再進行轉發干擾，可對相位編碼末制導雷達的時域和頻域回波同時造成影響，導致雷達恒虛警檢測和目標特性識別非常困難，具有良好的干擾效能。