基于间歇采样的SAR盲移频干扰研究

陈 涛，陈迪霞，代 亮

基于间歇采样的SAR盲移频干扰研究

陈 涛，陈迪霞，代 亮

(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨 150001)

针对传统的移频干扰无法对抗调频斜率捷变合成孔径雷达(SAR)，而盲移频干扰由于采用全脉冲处理方式生成干扰信号，其在实际工程应用中面临收发同时带来的收发隔离问题；同时基于天线收发分时工作体制的间歇采样干扰存在干扰主峰始终滞后于真实雷达目标的问题，提出了基于间歇采样的SAR盲移频干扰．首先将SAR雷达信号进行间歇采样，其次将间歇采样信号分为两路，分别对两路信号进行频谱扩展，然后通过共轭相乘操作实现频谱压缩得到基于间歇采样的盲移频干扰信号．从间歇采样干扰出发，给出了对SAR间歇采样信号进行盲移频处理的干扰原理，建立了基于间歇采样形式的SAR盲移频干扰信号的数学模型，并进一步分析了进行盲移频处理后的间歇采样信号的干扰性能．理论分析和仿真实验证明，该干扰方法不需要提前获取雷达信号参数，能够通过调整盲移频干扰中频谱扩展阶数和延迟时间来调整间歇采样干扰产生的干扰主峰位置，使间歇采样干扰主峰超前于真实雷达目标，并且该干扰方法产生的干扰主峰保留了盲移频干扰的特点，干扰主峰的距离向位置不随雷达信号调频斜率的变化而改变，能够有效对抗调频斜率捷变SAR信号．

合成孔径雷达；调频斜率捷变；盲移频；间歇采样

随着SAR在军事领域中发挥着越来越重要的作用，针对SAR的干扰技术成为电子对抗领域的研究热点．作为一种宽带雷达系统，针对SAR的干扰方法可以分为压制式干扰和欺骗式干扰；对SAR实施压制式干扰需要较大的发射功率，而欺骗式干扰能够产生与回波信号相似的假目标，在一些场景下具有更强的军事意义[1]．

数字射频存储器技术为实施SAR欺骗式干扰提供了一种新思路，基于数字射频存储器的相干转发式干扰能够高保真采样雷达信号，形成逼真的假目标，在SAR接收机中获得脉压增益[2-4]．然而，在全收全发模式的干扰机中，收发天线同时工作带来的收发隔离问题，在工程实现上存在着很大的挑战，甚至无法克服．同时，随着新体制SAR的发展，以波形捷变SAR(本文主要指调频斜率捷变)为代表的SAR抗干扰技术得到了迅速发展，基于数字射频存储器的全脉冲转发干扰难以对抗波形捷变SAR．杨伟宏等[5]提出一种针对波形捷变SAR的间歇采样调制干扰，为对抗波形捷变SAR提供了新途径．基于天线收发分时体制的间歇采样转发干扰能有效解决收发隔离问题，在一个脉冲周期内多次对雷达信号进行采样并转发，能够有效对抗波形捷变SAR；然而，间歇采样转发干扰信号主峰总是滞后于真实雷达目标[6-9]．

针对间歇采样转发干扰信号主峰总是滞后于真实雷达目标的问题，目前比较典型的方法为移频处理；然而，传统的移频处理无法有效对抗波形捷变SAR信号．针对该问题，房明星等[10]提出一种基于频谱扩展的SAR盲移频干扰方法，为对抗波形捷变SAR提供了一种新思路．盲移频利用线性调频信号的时延-频移耦合特性，通过对两路频谱扩展信号相乘实现频谱压缩产生干扰信号[11-12]，能够产生超前或滞后真实雷达目标的假目标，且产生的假目标偏移距离不受调频斜率捷变的影响，能够有效对抗波形捷变SAR．

现有文献中，针对波形捷变SAR的干扰方法大多围绕上述两种手段展开，考虑到两者各自的优势所在，因此提出基于间歇采样的盲移频干扰方法．针对此方法，云熙[13]从对消的角度初步给出了一个间歇采样周期内的干扰模型．

本文通过引入盲移频算法，可将间歇采样转发干扰产生的干扰主峰相对真实目标前移固定距离，且随着调频斜率的变化，该偏移距离不变，能够在方位向进行脉冲积累，从而达到有效对抗波形捷变SAR的目的．

1 干扰原理

1.1 间歇采样转发干扰模型

间歇采样转发干扰指的是：干扰机接收到雷达信号后，高保真采样其中一小段进行转发处理，然后再继续采样继续转发，如此交替工作直至大时宽信号结束．间歇采样信号的时序图如图1所示．

图1 间歇采样信号时序图

不失一般性，假设距离向间歇采样信号的表达 式为

以机载正侧视SAR为例，假设SAR发射的线性调频信号表达式为

根据菲涅尔近似公式，SAR平台与干扰机之间的瞬时斜距为

干扰机接收到雷达信号后，经理想下变频得

将干扰机接收到的雷达信号与间歇采样脉冲串相乘，得到间歇采样信号为

考虑系统固有时延与转发时延，干扰机发射信号为

SAR接收机接收到干扰信号后，经下变频得

经过匹配滤波得

针对间歇采样转发干扰主假目标始终滞后于真实目标的问题，考虑对间歇采样干扰信号进行移频处理．由于传统移频干扰在对抗调频斜率捷变SAR时，无法在方位向进行脉冲积累，从而导致干扰失效，因此考虑对间歇采样干扰信号进行基于频谱扩展-压缩的盲移频处理．

1.2 盲移频干扰模型

图2 盲移频干扰信号产生流程

将式(10)展开得

于是SAR接收到的基于间歇采样的盲移频信号可以表示为

经过距离向匹配滤波及距离徙动校正得

2 干扰性能分析

要想主假目标(0 阶假目标)超前真实雷达目标，应有

3 仿真分析

3.1 盲移频干扰仿真

为了验证盲移频干扰方法不受调频斜率捷变的影响，将盲移频干扰与传统移频干扰方法做对比，仿真参数设置如表1所示．

表1 仿真参数

Tab.1 Simulation parameters

图3 不同调频斜率下盲移频与传统移频干扰对比

3.2 间歇采样转发干扰仿真

仿真参数设置与表1一致，考虑系统固有时延与转发时延，进行间歇采样转发干扰仿真，分别取距离向切片以及二维成像局部放大，干扰仿真结果如图4所示．

图4(a)中，黑线对应的是真实点目标的距离向切片，红线对应的是间歇采样转发干扰的距离向切片．可以发现，对SAR进行间歇采样转发干扰会在雷达目标前后形成幅度由中心逐渐向两侧衰减的假目标串，干扰信号幅度最大的主峰即为0阶假目标，其位置滞后于真实目标的位置．由此，仿真实验与理论分析得到的结论一致，由于系统固有时延与转发时延的存在，对SAR进行间歇采样转发干扰生成的主假目标始终滞后于真实点目标，这个弊端会导致干扰效果变差．

图4 间歇采样转发干扰仿真结果

3.3 基于间歇采样的盲移频干扰仿真

图5(a)中，黑线对应的是真实点目标距离向切片，红线对应的是基于间歇采样的盲移频干扰距离向切片．对比图4和图5可以发现，对SAR进行基于间歇采样的盲移频干扰后，干扰信号主峰相对间歇采样转发干扰信号主峰位置在距离向产生偏移．

图5 基于间歇采样的盲移频干扰仿真结果

3.4 基于间歇采样的盲移频干扰性能分析

3.5 基于间歇采样的盲移频干扰面目标仿真

仿真参数与第3.3节保持一致，为使二维成像图效果更易于观察，进行基于间歇采样的盲移频干扰面目标仿真实验，取局部放大，干扰仿真效果如图7所示．

图7中，左侧飞机为真实雷达目标，右侧为基于间歇采样的盲移频干扰产生的假目标．观察两者距离向位置，可以发现基于间歇采样的盲移频干扰产生的主假目标在距离向超前于真实雷达目标，与上文仿真实验得到的结果一致．

图6 不同调频斜率下的干扰仿真结果

图7 基于间歇采样的盲移频干扰面目标仿真结果

4 结 语

本文将基于收发天线分时工作的间歇采样干扰处理方法引入到SAR盲移频干扰中，既解决了间歇采样干扰生成的干扰主峰始终滞后于真实雷达目标的问题，又解决了盲移频干扰中全脉冲收发带来的收发隔离问题．通过将间歇采样干扰与盲移频干扰结合起来引入到SAR干扰中，能够通过控制间歇采样干扰参数与盲移频干扰参数，生成超前于真实雷达目标的干扰主峰，且干扰主峰的位置不随着SAR信号调频斜率的变化而变化，能够有效对抗调频斜率捷变SAR，在方位向上获得相干脉冲积累增益，从而实现有效干扰．

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Yun Xi. Research on SAR Deception Jamming Based on Intermittent-Sampling Repeater Jamming[D]. Harbin：School of Information and Communication Engineer-ing，Harbin Engineering University，2018(in Chinese).

Research on Blind Shift-Frequency Jamming Based on Intermittent Sampling Against SAR

Chen Tao，Chen Dixia，Dai Liang

(School of Information and Communication Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China)

Traditional frequency-shifted jamming is invalid for frequency modulation(FM)slope jittered synthetic aperture radar(SAR)，and the blind shift-frequency jamming faces the challenge of transmitter-receiver isolation in practical engineering applications since the jamming signal is generated from a full pulse. Meanwhile，intermittent sampling jamming under the transceiver time-sharing system of the jammer’s antennas faces the problem of the main peak always lagging behind the real targets；thus，a novel method of blind shift-frequency jamming based on intermittent sampling is proposed. Firstly，sampling the signal of SAR，and dividing it into two channels，the spectra of two channel intermittent sampling signals were expanded. Then，the spectrum was compressed using a conjugate multiplication operation to obtain the jamming signal. First，the interference principle of generating jamming signal is introduced. Next，a mathematical model of blind shift-frequency jamming based on intermittent sampling is established. Finally，the performance of the proposed method is analyzed. Theoretical analysis and simulation results demonstrate that the main false target position in the range direction generated by intermittent sampling jamming can be calibrated by adjusting the spectrum expansion order and delay timethrough which it can produce a fronted main false target，and obtaining the parameters of SAR ahead of time is not required. Moreover，the main peak generated through the proposed method retain the charateristics of blind shift-frequency jamming，and its position does not change by the FM slope，which is valid for the FM slope jittered SAR.

synthetic aperture radar；frequency modulation slope jittered；blind shift-frequency；intermittent sampling

10.11784/tdxbz202112031

TN974

A

0493-2137(2023)02-0207-07

2021-12-19；

2022-04-28.

陈 涛（1974—  ），男，博士，教授.

陈 涛，chentao@hrbeu.edu.cn.

国防科技基础加强计划资助项目(2019-JCJQ-ZD-067-00)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(30722022CF0802).

Supported by the National Defense Science and Technology Foundation Enhancement Program Funding(No.2019-JCJQ-ZD-067-00)，the Fundamental Research Funds for the Central Universities(No.30722022CF0802).

(责任编辑：孙立华)