针对脉间变频雷达信号的干扰样式分析

李圣衍，蔡苗红，郭 波

(南京电子技术研究所，江苏 南京 210039)

针对脉间变频雷达信号的干扰样式分析

李圣衍，蔡苗红，郭 波

(南京电子技术研究所，江苏 南京 210039)

机载火控雷达是舰艇作战防御面临的主要作战对象之一。针对机载雷达对海方式下的工作特点，分析原有干扰样式的弱点，提出改进措施和数字化干扰平台构想，可用于后续干扰机的设计。

非相参积累；捷变频；信道化；波门

0 引 言

机载火控雷达在对海模式下可以采用脉间跳频的方式对目标进行探测，采用该方式可以一举两得，一方面改善目标在海杂波背景下的信噪比，另一方面能够提高雷达的抗干扰性能。所以在舰艇自卫条件下，针对该方式的干扰显得尤为重要。

1 典型雷达工作方式

现代机载火控雷达工作方式很多，包括空空、空地、空海等方式。其中对海面目标进行搜索时，一般采用sea1和sea2方式。当海浪低于0.91 m(3级以下海情)，舰船径向速度小于10 kn(静止目标或低速运动目标)，雷达采取sea1方式工作；当海情处于3级以上，或探测中高速舰船目标时，采用sea2方式工作[1]。其中sea1方式可以采用脉间跳频，更难干扰，一般情况下，sea1方式通常采用的波形及处理方式如表1所示。

1.1 捷变频

脉间频率捷变信号为：

y=Arect(t/τ)ej(ωt+s(t))

(1)

式中：A为信号幅度；rect(t/τ)为常用的矩形函数；ω为可以跳变的载频，每个脉冲载频都是跳变的；s(t)为脉内调制形式。

若s(t)=0，则信号为脉内是相参脉冲串的频率捷变信号；若s(t)=μt2/2，则信号为脉内脉冲压缩的频率捷变信号，这是目前最常采用的频率捷变信号形式。

当雷达采用频率捷变方式，脉间的频差增大到一定值之后，具备了频率跃变的特性，这种特性归结为脉间回波的去相关。

一般复杂目标是由许多大小形状差别极大的小散射体所组成，而雷达天线所接收到的回波是这些散射体所散射的回波的矢量和。当雷达发射的频率变化时，由传播途径差而引起的相位差也随之不同，因而各散射体所反射回波的矢量和也就随之变化，从而每个回波的幅度会有很大的变化。通过对回波的相关处理，可以大大抑制海杂波，提高目标的检测能力。

1.2 非相参积累[2]

雷达采用脉间跳频方式后，一般采取非相参积累方式抑制杂波，提高检测信噪比(SNR)。非相参积累通常在平方律检波器后实现，如图1所示。

对于给定虚警概率Pfa与探测概率Pd，非相参积累改善因子和积累损耗为：

lgM[1-0.14lgM+0.018 31(lgM)2]

(2)

Lr=M/I(M)

(3)

2 干扰样式分析

2.1 常规干扰样式分析

目前在舰艇自防御系统中对抗脉间频率捷变信号的措施并不多，主要包括宽带阻塞干扰、扫频干扰等。

(1) 宽带阻塞干扰

由干扰机粗略测得的雷达捷变频带宽，可用阻塞干扰覆盖此频段，但这种方法比窄带瞄准式干扰的带宽要宽得多，阻塞带宽要大于或等于雷达捷变带宽，导致干扰功率谱密度下降严重，在发射功率一定的前提下，对干扰暴露区的影响较大[3]，一般有：

(4)

另外，机载雷达在对海方式下，雷达采用脉冲压缩波形，压缩比20～30 dB。而常规的宽带噪声一般采用压控振荡器(VCO)调制白噪声或者采用直接数字合成器(DDS)产生。干扰信号本身和雷达回波不相参，雷达匹配处理时，回波信号可以获得压缩增益，而噪声干扰信号无法获得该压缩得益。

为了获得相同的压制系数，干扰功率相比常规脉冲雷达需要增加20～30 dB。对于有干扰源跟踪能力的雷达来说，大功率的干扰信号可以成为其稳定跟踪的信标，这对舰艇防御将是一个巨大的隐患。

(2) 扫频干扰

针对捷变频信号的第2种常规干扰技术为扫频干扰。扫频式干扰兼备了窄带瞄准式干扰和宽带阻塞式干扰的特点，通过动态扫描干扰频带，实现对捷变频雷达的干扰。一般来说，干扰扫频带宽覆盖雷达捷变带宽，同时扫频速率必须满足如下要求[4]：

(5)

式中：Baf为捷变带宽；Tr为雷达重频；Br为雷达接收带宽；Bj为干扰扫频带宽。

扫频干扰可以提高接收机带内的干扰功率谱密度，但对于脉压雷达来说，干扰功率损失仍然很大。

2.2 干扰样式改进

脉冲压缩信号是现代雷达常用的发射信号，一般采用DDS方式在基带生成，脉间捷变频通过改变本振来实现。所以对于捷变频状态下的雷达发射脉冲，基带信号的特征不变。

针对该特点，干扰机可以采取如下方法进行干扰：利用数字接收机截获其中一个脉冲，存储基带样本信号，然后通过信道化瞄频实现密集假目标干扰，该方式可以获得雷达处理得益。

对于捷变频的处理方式，一般是采取非相参积累提高信噪比，对于干扰信号来说，可以采用重复噪声方式获得非相参积累增益。干扰机可以采取如下方法进行干扰：直接利用信道化瞄频数据和噪声数据相乘产生梳状噪声，同时进行预测波门调制，形成和目标回波同步的重复噪声信号，该信号和回波信号一样可以获得非相参积累增益。

利用现有的数字化接收技术和数字射频存储器(DRFM)技术可以构建如图2所示的数字化干扰平台。

对接收机截获的雷达信号进行数字化处理，处理带宽由模数转换器(ADC)的采样率确定，ADC数据进行多相滤波，形成不同的子信道进行测频，测频数据和样本数据相乘，实现瞄频干扰，样本数据可以是事先存储的样本数据、子信道的实时数据或者是噪声数据。

采用事先存储的样本可以实现准相参干扰，采用子信道的实时数据可以实现相参干扰，采用噪声数据可以实现非相参干扰。

平台数字化后，设备量大大减少，同时利用板载大容量现场可编程门阵列(FPGA)进行软件编程，可以拓展系统功能。比如利用各信道检测信号进行统计，提取重点干扰的频点，提高干扰效率；可以利用不同的噪声模型产生不同的噪声干扰数据，提高系统的灵活性，增加信号识别能力和信号跟踪能力，提高干扰的针对性。

3 仿真结果

针对前面干扰样式改进方法，选取典型脉间捷变频信号进行仿真。

仿真要求如图3所示。

仿真输出如图4所示。

从上面的仿真可以看出，针对线性调频(LFM)信号，利用移频干扰可以形成前移假目标，利用直接转发信号尽可能缩短DRFM带来的延时，再用存储的样本产生密集假目标，3种方式组合可以实现对脉间跳频信号的干扰。

采用5位伪随机序列产生器产生幅度调制噪声，开窗波门噪声和雷达回波同步，将波门重复噪声干扰与高斯噪声干扰下的16个脉冲视频积累进行对比，雷达仿真参数为脉宽100 μs，调频带宽10 MHz，采样率10 MHz，脉冲数16个，仿真结果如图5～图8。

4 结束语

目前在自卫干扰情况下，对于脉间捷变频信号，一般采用宽带阻塞干扰、扫频干扰等，效果均不是太好。所以针对机载雷达信号的一些特点，特别是对于LFM型信号，可以设计一些新的样式，通过仿

真，该类样式可以对捷变频信号进行干扰。但该类干扰样式的实现对于硬件平台有要求，后续在工程实践中，可以通过研制相应的硬件平台进行验证。

[1] 贲德，韦传安，林幼权.机载雷达技术[M].北京：电子工业出版社,2006.

[2] MAHAFZA B R.雷达系统分析与设计(MATLAB版)[M].陈志杰, 罗群, 沈齐译.2版.北京：电子工业出版社,2008 .

[3] 张锡祥，肖开奇，顾杰.新体制雷达对抗导论[M].北京：电子工业出版社,2008.

[4] 曾云健，陶建峰.对捷变频雷达的干扰分析[J].飞航导弹,2009(3):45-47.

AnalysisofJammingModeforInterpulseFrequency-conversionRadarSignal

LI Sheng-yan，CAI Miao-hong，GUO Bo

(Nanjing Research Institute of Electronic Technology,Nanjing 210039,China)

Airborne fire-control radar is one of main operation objects faced by warship capaign defense.Aiming at the operation characteristics of airborne radar in sky-sea mode,this paper analyzes the disadvantages of original jamming modes,puts forward improved measures and advisable scheme of digital jamming platform,which can be used for the design of subsequent jammer.

noncoherent accumulation;frequency agility;channelization;gate

2017-05-17

TN974

A

CN32-1413(2017)06-0032-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.06.007