基于卷積調(diào)制的分布式干擾

羅 進

（南京電子技術(shù)研究所，南京 210039）

0 引 言

在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，己方攻擊機／導(dǎo)彈對敵方目標(biāo)實施作戰(zhàn)時，對敵方威脅雷達不加任何干擾不可能實現(xiàn)突防對敵方的有效攻擊。若對己方目標(biāo)提供電子干擾支援，則在一定程度上會造成敵方雷達系統(tǒng)對目標(biāo)跟蹤的失敗，達到掩護己方目標(biāo)突防的目的。分布式干擾是采用多部小型電子干擾機，并將干擾機按一定規(guī)律分布在特定的空域、地域上，對選定的敵方軍事電子設(shè)備進行針對性干擾的對抗措施，可以有效支援己方的目標(biāo)。干擾源的信號樣式可以是噪聲干擾，也可優(yōu)先選用欺騙干擾。欺騙干擾樣式接收并存儲雷達脈沖信號，按照重疊方式相加合成一個信號，再經(jīng)頻域或時域上的干擾調(diào)制，這種干擾信號就包含了更多的相參回波信號，干擾效果更加理想［1］。

1 復(fù)卷積干擾機介紹

在欺騙干擾信號的產(chǎn)生中常采用數(shù)字儲頻技術(shù)對雷達信號進行復(fù)制，由于干擾信號是對接收到的雷達信號的采樣復(fù)制，具有高逼真度，在雷達信號處理中可以獲得與目標(biāo)回波信號相當(dāng)?shù)奶幚碓鲆?。壓制式欺騙干擾的目的是在所需要的空域和距離上形成大量密集假目標(biāo)，使雷達信號處理系統(tǒng)過載，從而達到對雷達進行壓制的目的。只需要假目標(biāo)的數(shù)量達到一定的密度，即在掩護空域內(nèi)雷達不能對其中的目標(biāo)進行正常處理，就能起到掩護干擾的作用。

根據(jù)雷達信號的脈沖寬度，當(dāng)雷達脈沖信號較窄時，干擾信號可以是不交疊的；當(dāng)脈沖寬度較寬時，多假目標(biāo)干擾不交疊，多假目標(biāo)干擾信號經(jīng)雷達信號處理后比較稀疏，難以達到有效干擾的目的。需要產(chǎn)生密集的假目標(biāo)信號，信號之間彼此交疊，形成有效干擾。

欺騙式干擾產(chǎn)生的方法有多種，復(fù)卷積欺騙干擾是基于復(fù)數(shù)卷積技術(shù)產(chǎn)生高密度相參多假目標(biāo)干擾，利用接收到的雷達信號與噪聲函數(shù)進行復(fù)卷積形成的干擾信號，在雷達信號處理中可以獲得與目標(biāo)回波信號相當(dāng)?shù)奶幚碓鲆?，從而可以大大降低對干擾功率的要求［2］。

復(fù)數(shù)卷積技術(shù)干擾產(chǎn)生平臺以數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心，使該平臺更具靈活性、開放性和可編程性。由高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、FPGA、DSP模塊、存儲器、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）模塊等部分組成。原理圖見圖1。在FPGA中完成復(fù)數(shù)卷積、信號延時與相加，通過修改系數(shù)值可以產(chǎn)生不同的干擾信號密度與樣式。

圖1 干擾信號產(chǎn)生原理框圖

復(fù)數(shù)卷積技術(shù)通過對基帶信號的延時與多普勒頻率調(diào)制，產(chǎn)生大量密集的、具有不同距離和不同多普勒頻率的基帶目標(biāo)干擾信號。這些干擾信號的頻域在雷達信號頻率附近，時域在雷達目標(biāo)回波附近，并可以覆蓋雷達目標(biāo)回波。這種干擾波形可以僅僅只對目標(biāo)信號進行簡單復(fù)制，形成密集多假目標(biāo)，而且還可以根據(jù)需要選擇卷積系數(shù)和延遲加權(quán)系數(shù)，在每個脈沖信號上調(diào)制噪聲，在頻域上展寬了復(fù)數(shù)卷積輸出信號的頻譜，同時干擾中心頻率始終能夠在信號的頻率附近，這就使得干擾脈沖總是覆蓋真正的目標(biāo)回波。也就是說，多假目標(biāo)欺騙干擾技術(shù)既具有欺騙干擾的特性又可以具有噪聲干擾的特性。

圖2為多個樣本信號疊加的Matlab仿真結(jié)果。

圖2 線性調(diào)頻信號脈壓前后輸出

從圖2可以看出，信號疊加后的頻譜基本不變。經(jīng)過濾波器后的輸出信號在時域上增大了信號密度，提高了信號檢測的難度。

2 分部式干擾

2.1 分布式干擾分析

假設(shè)以1部干擾機進行支援式干擾，干擾機及雷達是相對固定的，而被掩護目標(biāo)是相對運動的。設(shè)雷達天線指向目標(biāo)，干擾天線指向雷達，干擾信號偏離雷達天線最大方向的角度為θ，可得到干擾方程［3］：

式中：PtGt為雷達有效輻射功率；PjGj為干擾機有效輻射功率；σ為被掩護目標(biāo)的雷達橫截面積（RCS）；λ為波長；rj為極化損 耗；kj為 干 信 比；Rj為干擾機和雷達之間距離；Rt為目標(biāo)和雷達之間距離；G′t（θ）為雷達天線在干擾機方向的增益，有如下的經(jīng)驗公式［3］：

式中：θ為雷達與干擾機連線方向與雷達主瓣方向所形成的夾角；θ0.5為雷達主瓣寬度。

由干擾方程可推導(dǎo)出n部干擾機的作用距離為［3］：

一般取常數(shù)k＝0.1，以θ為自變量，Rt為因變量，取不同θ值，便可求出相應(yīng)方向上最小干擾距離Rt。

采用復(fù)卷積方式產(chǎn)生干擾信號時，干擾信號和雷達信號相參，但是，干擾信號重疊時，每個干擾信號的幅度值會下降，下降幅度和干擾信號重疊的程度有關(guān)。

2.2 分布式干擾仿真

仿真時，目標(biāo)位于干擾機和雷達之間，雷達發(fā)射功率60kW，干擾機與雷達的距離為100km，雷達天線增益37dB，極化損失3dB，反射截面積2m2，并取干信比為1。

由公式（1）可畫出1部干擾機在不同有效輸出功率的作用下，以雷達為原點的極坐標(biāo)壓制區(qū)示意圖，如圖3所示。以干擾壓制區(qū)域不大于50km為有效壓制區(qū)域。由仿真可以看出，增大干擾功率，對增大干擾機的有效壓制區(qū)域效果不明顯。

圖4仿真了多部干擾機同時工作對同一雷達的干擾效果，其它仿真條件不變。8部干擾機干擾功率相同，干擾機間距4.5°。

圖3 不同功率干擾機所形成的壓制區(qū)

圖4 不同部數(shù)干擾機所形成的壓制區(qū)

5部干擾機作用所形成的有效區(qū)域大于1部干擾機的有效干擾區(qū)域，8部干擾機所形成的干擾扇面大于5部干擾機所形成的干擾扇面。當(dāng)干擾信號重疊時還需要考慮干擾信號幅值下降的影響。實際應(yīng)用中，針對不同的干擾對象，選擇合適的干擾信號樣式、干擾功率、干擾機布置方式，以達到所需要的干擾效果。

3 結(jié)束語

雖然復(fù)卷積產(chǎn)生的干擾信號能得到雷達信號處理增益，但是，對于具有旁瓣匿影和旁瓣對消功能的雷達，旁瓣消隱作為一種天線抗干擾技術(shù)的本質(zhì)特征，并不因干擾是否采用靈巧噪聲的信號形式而有所改變［4］。如果要求從旁瓣進入的干擾信號強于從主瓣進入的目標(biāo)回波信號，干擾信號需要克服主天線主瓣增益與輔助天線增益之差，而分布式干擾散布在不同的區(qū)域，可以形成多方向的主瓣干擾扇面，進而形成大區(qū)域的壓制性干擾，是對抗低副瓣雷達、組網(wǎng)雷達等先進預(yù)警探測系統(tǒng)的有效技術(shù)途徑。

［1］ 沈華，王鑫，戎建剛.基于DRFM的靈巧噪聲干擾波形研究［J］.航天電子對抗，2007（1）：62-64.

［2］ 沈愛國，姜秋喜.基于復(fù)卷積的超寬帶SAR干擾技術(shù)［J］.中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2009（6）：278-282.

［3］ 蔡小勇，蔣興舟，賈興江，王建武.分布式電子干擾系統(tǒng)干擾效能分析與仿真［J］.海軍工程大學(xué)學(xué)報，2006（3）：47-51.

［4］ 邱杰.靈巧噪聲干擾本質(zhì)含義探討［J］.海軍航空工程學(xué)院學(xué)報，2011（5）：481-484.