间歇采样转发干扰对相位编码雷达的干扰性能分析

杨祎綪，王 波，邹 鹏

(1.中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225101；2.解放军95478部队，重庆 401329)

0 引 言

现代雷达为了提高作用距离，普遍采用脉冲压缩波形，主要包括线性调频信号、非线性调频信号、相位编码信号等波形。相位编码雷达是用码元对载频信号调相后作为发射波形的雷达，按其调相码字有无周期性，可分为伪随机调相码和固定编码调相码；按其调相码字制式的不同，可以分为二相编码和多相编码。一般二相编码采用对载波信号进行0、π调相来实现，而多相编码则让相位在多个数值之间变化，因此，多相编码雷达较二相编码雷达在码字的选择上具有更大的灵活性，在信号处理时更易找到相关性能良好的码字。常见的多相码包括泰勒(Taylor)四相码、弗兰克码、霍夫曼码等，但多相编码雷达在实现上较二相编码雷达复杂程度大大增加。故在实践中般多采用二相编码雷达[1]。

目前，对线性调频雷达信号的干扰在业界研究比较多，已有卷积干扰、移频干扰、转发干扰等多种干扰样式可以对线性调频雷达实现有效干扰[2]，而对相位编码雷达的干扰研究较少。间歇采样转发干扰是电子干扰的一种重要实现方式，其通过接收、存储、调制、转发雷达信号的方式完成对雷达的压制性干扰或欺骗性干扰[3]。因此，受对线性调频雷达间歇采样转发干扰样式的启发，本文分析了不同调制方式的间歇采样转发干扰，并就不同间歇采样转发干扰对相位编码雷达的干扰效能进行了仿真。

1 相位编码信号波形调制过程分析

与线性调频信号及非线性调频信号不同，相位编码信号的相位调制函数是离散的有限状态，属于“离散型”编码脉冲压缩信号。由于相位编码采用伪随机序列，因此这类信号也称为伪随机编码信号。相位编码信号在时宽带宽积较小的情况下，主副比大，信号波形的“随机性”易于实现“捷变”，有利于提高雷达系统的抗截获能力。但其缺点是相位编码信号对多普勒敏感，当回波信号存在多普勒频移时，会严重影响脉压性能，故只能应用于多普勒频率范围较窄的场合。

单个相位编码脉冲的复信号数学表达式为：

(1)

图1 相位编码信号的时频域

2 间歇采样转发干扰过程分析

间歇采样转发干扰作为欺骗干扰的一种，通过对雷达信号进行采样及转发实现对雷达的干扰。首先对接收到的雷达射频信号进行下变频处理，经过下变频以后的信号变成中频基带信号，然后对中频基带的模拟信号进行采样，再对采样数据进行存储，在需要实施干扰的时候，将存储数据读出，加以适当的干扰调制，恢复成为模拟中频基带信号，最后经过上变频把基带干扰信号转换为射频干扰信号发射出去，通常上下变频所用的是同一本振。

间歇采样转发干扰从调制方式上可以分为时域调制转发和频域调制转发干扰。时域调制间歇采样转发干扰可以分为间歇采样直接转发干扰、间歇采样重复转发干扰和间歇采样循环转发干扰。由于相位编码信号压缩后的群延时由编码序列和子脉冲宽度决定，而与频率无关，移频干扰不能实现假目标位置的移动[4]，因此频域调制间歇采样转发干扰主要通过噪声调制来实现。

2.1 时域调制间歇采样转发干扰

(1) 间歇采样直接转发干扰

间歇采样直接转发干扰是最简单和最基础的转发式干扰。第1个脉冲由干扰系统在侦获到敌雷达信号后，截取宽度为tg的片段，经过转发延迟td2后转发；在经过一定的工作延迟tc后，截取第2个干扰脉冲片段，继续转发。间歇采样直接转发干扰的工作示意如图2所示。

图2 间歇采样直接转发干扰工作示意图

(2) 间歇采样重复转发干扰

间歇采样重复转发干扰时序如图3所示，干扰系统在侦获到敌雷达信号后开始进行存储，存储完片段tg后立刻经过转发延迟td2转发。转发时，为了提高时间效率，对该片段进行重复转发，在转发一定宽度后再进行下一样本的采样。

图3 间歇采样重复转发干扰工作示意图

(3) 间歇采样循环转发干扰

间歇采样循环转发在转发时通过循环转发已采样的多个片段来提高样本的更新速率，其时序图如图4所示。干扰系统在侦获到敌雷达信号后，对雷达信号进行采样并截取宽度为tg的片段进行存储及转发，第2次存储时，将该片段存储在另一个存储区间中，在转发时按照顺序依次将存储的2个片段都进行转发；以后的存储和转发过程继续进行样本积累和循环转发。

图4 间歇采样循环转发干扰工作示意图

2.2 噪声调制间歇采样转发干扰

噪声调制转发干扰通过噪声n(t)直接卷积干扰机采样存储的雷达信号片段产生。噪声调制转发干扰信号的数学表达式为：

Jn(t)=n(t)⊗Jc(t)

(2)

式中：Jc(t)为干扰机采样储存的雷达信号。

噪声调制转发干扰信号进入敌雷达接收机并经过其脉冲压缩信号处理后的结果为：

y(t)=Jn(t)⊗s(-t)=

n(t)⊗Jc(t)⊗s(-t)

(3)

式中：s(-t)为敌雷达脉冲压缩匹配副本，是敌雷达信号s(t)的时间反转信号。

频域上可表式为：

Y(f)=N(f)×Jc(f)×S*(f)

(4)

式中：S*(f)为s(t)的频域函数S(f)的共轭函数。

由于Jc(t)为截取的部分雷达信号，因此：

Y(f)=N(f)×|Jc(f)|2

(5)

根据式(3)，雷达脉冲压缩的结果y(t)可进一步表示为：

y(t)=n(t)⊗F-1(|Jc(f)|2)

(6)

式中：F-1为傅里叶逆变换。

从式(6)可以得出，用噪声信号n(t)与转发式干扰机采集到的雷达信号进行卷积形成噪声调制转发式干扰信号，信号进入敌雷达后，经过敌雷达信号处理的结果等效于噪声信号n(t)与F-1(|Jc(f)|2)进行卷积处理的结果,使噪声信号n(t)获得了一定的脉冲压缩增益，增强了噪声信号n(t)的干扰效果。

3 仿真与分析

设目标距离R=30 km，雷达发射功率Pt=20 kW，雷达信号脉宽为Tp=20 μs，雷达天线增益Gt=Gr=45 dB，目标的雷达反射截面积σ=10 m2，雷达信号载频为fc=9 GHz；转发式干扰机发射功率Pj=100 W，干扰天线增益Gj=20 dB，干扰信号从雷达的主瓣天线进入，干扰信号对雷达天线的极化系数为rj=0.1。

设转发式干扰机的采样延迟td1=0.5 μs，采样片段长度为tg=3 μs，转发延迟分别为td2=0.5 μs和td2=32 μs，则对以相位编码信号为探测波形的雷达进行间歇采样直接转发干扰性能仿真如图5所示，间歇采样重复转发干扰性能仿真如图6所示，间歇采样循环转发干扰性能仿真如图7所示，噪声调制转发干扰性能仿真如图8所示。

图6 间歇采样重复转发干扰对相位编码雷达的干扰性能仿真

图7 间歇采样循环转发干扰对相位编码雷达的干扰性能仿真

图8 噪声调制转发干扰对相位编码雷达的干扰性能仿真

分析图5可得出: 由于转发延迟的不同，间歇采样直接转发干扰对相位编码雷达信号形成不同的干扰效能。图5(a)中由于转发延迟小时，干扰信号经过脉冲压缩后旁瓣幅值超过雷达回波信号脉冲压缩主瓣幅值，因此雷达回波信号的脉冲压缩主瓣被淹没在干扰信号的脉冲压缩旁瓣中，对雷达造成了置后的距离欺骗性干扰的同时也造成了压制性干扰；图5(b)中由于转发式干扰延迟大，造成干扰信号只对雷达回波信号产生置后的多个距离假目标，无法覆盖回波信号，但是对于距离滞后于干扰机的其他目标，也可以实现压制性干扰，应用到支援干扰中。

图5 间歇采样直接转发干扰对相位编码雷达的干扰性能仿真

分析图6和图7可得出：在转发时延较小的情况下，间歇采样重复转发干扰和间歇采样循环转发干扰经过脉压后得到的主瓣和旁瓣功率相差不大，并且覆盖了雷达的回波信号，因此形成了压制性干扰；在转发时延较大的情况下，脉压后得到的信号在距离上滞后于回波信号，因此无法覆盖回波信号，但是对于距离上滞后于干扰机的目标，通过控制转发延迟可以实现压制性干扰，因此也可以应用到支援干扰中。

分析图8可得出：由于经过噪声调制的转发干扰与脉冲压缩的副本不匹配，因此，干扰信号经雷达脉冲压缩处理后比频域上无调制的转发干扰获得的脉冲压缩增益小。在转发延迟较小的情况下，噪声调制转发干扰同样可对雷达形成压制性干扰；在转发延迟较大的情况下，噪声调制转发干扰信号在时域上与雷达回波信号完全分离，不能对雷达回波信号形成有效干扰，但是同样可以对滞后于干扰机的其他目标实现支援干扰。

4 结束语

本文对相位编码雷达的工作原理和转发干扰的工作原理进行了剖析，在此基础上着重对间歇采样直接转发干扰、间歇采样重复转发干扰、间歇采样循环转发干扰、噪声调制转发干扰对相位编码雷达的干扰性能进行了研究。通过信号级的仿真发现，对以相位编码信号作为探测波形的雷达而言，几种转发样式只要转发时延足够短，都能对该雷达形成有效的压制性干扰，实现自卫干扰；而转发时延大时，只能对滞后于干扰机的其他目标进行支援干扰。同时还能发现，同样条件下，经过噪声调制的转发干扰信号获得的脉冲压缩增益小，因此，要想获得同样的干扰效果，经过噪声调制的转发干扰需要的干扰功率大于无频域调制的转发干扰。