移频对卷积调制灵巧噪声干扰的影响研究

朱宁龙，刘海亮

(解放军91404部队，秦皇岛 066001)



移频对卷积调制灵巧噪声干扰的影响研究

朱宁龙，刘海亮

(解放军91404部队，秦皇岛 066001)

摘要：灵巧噪声干扰作为一种新型干扰方法，可有效干扰线性调频(LFM)脉冲压缩雷达。针对移频后的卷积调制灵巧噪声干扰，通过理论分析和仿真实验，分析和研究了移频对卷积调制灵巧噪声干扰效果的影响。

关键词：线性调频；灵巧噪声干扰；移频

0引言

随着电子科学技术的不断发展和现代军事雷达理论的日趋完善，雷达体制逐渐地由简单脉冲发展到多普勒和脉冲压缩等新体制。如今的新型雷达普遍采用相参、脉压技术，传统的压制干扰和欺骗干扰已很难对其产生明显干扰[1]。灵巧噪声干扰，由于其对脉内的调制，可对以上新体制雷达产生有效对抗效果，因此得到了越来越深入的研究。

本文针对基于卷积调制的灵巧噪声干扰，分析和研究移频量对干扰效果的影响[2]。

1卷积调制灵巧噪声干扰

基于卷积调制的灵巧噪声干扰是利用数字射频存储器(DRFM)将干扰机接收到的雷达信号进行存储和复制，然后与视频调制信号进行卷积调制，经过雷达的匹配滤波后，由于干扰信号与雷达发射波形匹配，可以获得匹配滤波器的处理增益，产生较好的响应输出。在雷达显示器上的显示结果为大量的随机假目标，且对真实目标产生压制性的覆盖效果。理论分析和仿真实验均证明了它能有效干扰线性调频(LFM)脉冲压缩雷达,且性能明显优于射频噪声干扰。图1所示为卷积调制灵巧噪声干扰的原理框图。

图1　卷积调制灵巧噪声干扰机组成原理框图

2干扰性能

下面对卷积调制灵巧噪声干扰对LFM脉冲压缩雷达的干扰性能进行分析。这里，视频噪声以矩形波为例。图2所示为目标回波信号和灵巧噪声干扰信号经过匹配滤波器之后的时域结果，图3为频域结果。

图2　匹配滤波后的时域波形

图3　匹配滤波的后频谱图

由图3可以看出，卷积调制灵巧噪声的中心频率、带宽很好地对准了线性调频信号的中心频率和带宽。由图2可以看出，灵巧噪声匹配滤波后出现了类似线性调频信号匹配滤波后的谱线，而且谱线都挤压在了一块，这说明该干扰信号具有噪声遮盖干扰特性，所以能很好地遮盖目标回波。由图2能看到灵巧噪声通过匹配滤波后出现了遮盖波形，两者能相互印证，说明此类分析的正确性以及灵巧噪声干扰信号的特性。

卷积调制灵巧噪声干扰利用了视频噪声与LFM线性调频雷达发射信号的卷积结果作为干扰信号，干扰信号的频率随发射信号的频率变化而变化。也就是说，干扰机不需要测频和频率引导，就能自动瞄准信号频率，因此这种干扰信号也能对频率捷变雷达进行干扰。并且经过多次仿真验证，发现灵巧噪声信号匹配滤波后的谱线正比于参与卷积的脉冲串的数目，脉冲串的数目越多产生的这种谱线就越多，压制干扰的效果也就越明显。所以说灵巧噪声干扰具有遮盖干扰与欺骗干扰的双重效果，通过改变脉冲串的数目，就可以产生不同的干扰效果。视频噪声时宽越宽，匹配滤波后形成的假目标就越多，对目标的遮盖干扰效果也就越好[3]。

卷积调制生成的灵巧噪声干扰信号针对脉冲压缩雷达的特点，采用复制雷达的发射脉冲信号来产生干扰波形，因此具有较好的相干性，并且干扰信号的中心频率总是对准被干扰雷达信号的频率[4]。同时，这种干扰波形不仅使干扰脉冲信号易于通过雷达的检测处理系统，而且充分利用了干扰能量。由以上讨论可知，这种干扰方式能够对LFM雷达产生比较好的干扰效果。

3加移频量后的干扰性能

由图2可知，卷积调制灵巧噪声干扰信号的出现时刻位于原雷达回波信号之后。虽然在频域上干扰信号依然可以对雷达回波信号进行高效覆盖，但在时域上却与真实目标回波信号有着明显的时间差。对于具有一定经验的雷达职手来说，辨别起来并不困难。这在一定程度上使得灵巧噪声干扰的实际战术使用效果受到影响。

为了抵消上述问题带来的影响，可采用移频手段，将干扰机接收到的目标信号进行移频，然后再进行灵巧噪声干扰的调制。这里首先介绍一下移频干扰的原理[5]。为了简单起见，先不加灵巧噪声干扰。

(1)

式中：u=2πB/T。

下面对其进行频移fd，令ωd=2πfd，则移频后的信号为：

(2)

雷达接收机匹配滤波器的响应函数可表示为：

(3)

那么雷达目标信号和移频干扰信号经过雷达接收机匹配滤波器后的结果分别为：

(4)

(5)

下面就移频方法进行仿真[6-7]。仿真参数为：脉冲持续时间T=50μs，信号带宽B=10MHz，载频f0=10MHz，信号幅度A=1。移频量fd分别为-3MHz、-2MHz、-1MHz、0MHz、1MHz、2MHz、3MHz。

图4所示为线性调频信号加移频前后的输出波形结果。由图4可知，当移频量为正值时，信号出现点在真实目标回波之前；当移频量为负值时，信号出现点在真实目标回波之后。另外，随着移频量的增大，信号的提前和滞后时间越来越大。这些都与之前的理论分析完全吻合。

图4　LFM信号移频后的输出波形

既然移频可以使干扰出现位置提前或推后，那么如果再经过灵巧噪声干扰的视频调制，也就是加上灵巧噪声干扰，在经过雷达接收机的脉压处理之后，应该会在目标回波的前边、后边或者前后都形成密集假目标，这就使雷达操作职手很难判断，从而得到更好的欺骗干扰效果。下面就灵巧噪声干扰加入移频后的效果进行仿真，仿真参数同上，移频量fd=1MHz，视频调制选择矩形波。

图5为匹配滤波后线性调频信号和灵巧噪声干扰信号的结果对比，图6为频域结果图。由图5、图6可知，经过雷达接收机的匹配滤波后，灵巧噪声干扰信号形成了密集假目标，具有一定的压制干扰效果，并且出现时间点是在真实雷达目标回波之前。因此较之无移频时的灵巧噪声干扰，加移频后的灵巧噪声干扰由于出现时刻提前，使得雷达职手在识别时很难辨别，从而达到了增强干扰效果的目的。

图5　匹配滤波后的时域结果

图6　匹配滤波后的频域结果

对比图3与图6可得，移频卷积调制灵巧噪声干扰信号能量分布在频域上，对信号还是高效覆盖，在时域上则已经超前于真实目标，但是其频谱宽度比无移频时减小，这是由于移频后信号与匹配滤波器已经失配，干扰信号能量降低造成的。所以，移频量的增大会降低干扰功率，从而降低干信比，这对灵巧噪声干扰是不利的一面。

下面使用系统干信比增益来讨论一下移频量大小对线性调频脉冲压缩雷达的干扰影响。系统干信比增益的定义为：

(6)

式中：Ji、J0和Si、S0分别为接收系统匹配滤波前后的干扰功率和信号功率。

由于移频量为负值和正值的效果是对称的，这里移频量选择 0～3 MHz，每个移频量对应的干信比增益是独立仿真100次后取平均所得。仿真结果如图7所示。

图7　干信比增益与移频量的关系曲线

由图7可知，随着频偏的增大，干信比逐渐下降，干扰功率的利用率逐渐下降，这对实现有效干扰非常不利。仿真结果印证了移频量不能随意选择，不可盲目过量移频，以免造成干扰效率的下降、干信比的降低，从而影响到实际的干扰实现效果。

4结束语

本文针对LFM线性调频雷达，分析了基于卷积调制的灵巧噪声干扰及其干扰性能，并就增加了移频后的干扰性能进行了理论分析和仿真模拟，最后对移频量大小的选择进行了讨论。根据以上分析，加入移频量后的卷积调制灵巧噪声干扰具有更优的干扰效果，但移频量的选择要兼顾干扰功率的下降问题，适中选取，从而达到最好的干扰效果。

参考文献

[1]赵国庆，朱燕.对线性调频脉压雷达干扰方法的研究[J].电子科技，2004(4):57-59.

[2]SCHLEHER D C.Electronic Warfare in The Information Age[M].London:Artech House Boston,1999.

[3]徐晓阳，包亚先，周宏宇.基于卷积调制的灵巧噪声干扰技术[J].现代雷达，2007，29(5):28-31.

[4]杨绍全，张正明.对线性调频脉压雷达的干扰[J].西安电子科技大学学报，1991，18(3):24-30.

[5]汤礼建，黄建冲.对线性调频脉压雷达的灵巧噪声干扰研究[J].电子对抗，2008(1):14-17.

[6]栾琳.灵巧噪声干扰的建模仿真研究[D].西安：西安电子科技大学,2009.

[7]王德明，张冰，朱志宇.脉冲压缩雷达干扰技术仿真研究[J].华东船舶工业学院学报(自然科学版)，2004，18(6):55-59.

Research into The Influence of Frequency Shift on Smart Noise Jamming with Convolution Modulation

ZHU Ning-long，LIU Hai-liang

(Unit 91404 of PLA,Qinhuangdao 066001,China)

Abstract:As a new jamming method,smart noise jamming can jam the linear frequency modulation (LFM) pulse compression radar effectively.Aiming at the smart noise jamming with convolution modulation after frequency shift,this paper analyzes and studies the influence of frequency shift on the effect of smart noise jamming with convolutional modulation through theoretical analysis and simulation test.

Key words:linear frequency modulation;smart noise jamming;frequency shift

收稿日期:2016-01-08

中图分类号：TN972

文献标识码：A

文章编号：CN32-1413(2016)02-0017-04

DOI:10.16426/j.cnki.jcdzdk.2016.02.005