移频与转发干扰在弹载智能干扰系统中的应用

李楠

doi:10.15892/j.cnki.djzdxb.2020.05.006

弹箭与制导学报 >

2020 , Vol. 40 >Issue 5: 24 - 27

DOI: https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2020.05.006

移频与转发干扰在弹载智能干扰系统中的应用

李楠

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西京学院信息工程学院, 西安 710123

李楠(1979-),男,陕西西安人,副教授,博士,研究方向:信号与信息处理、电子对抗和目标识别。

收稿日期: 2019-09-02

网络出版日期: 2025-05-30

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Application of Frequency-shift and Repeater Jamming in the Intelligent Jamming System

LI Nan

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School of Information Engineering, Xijing University, Xi’an 710123, China

Received date: 2019-09-02

Online published: 2025-05-30

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摘要

转发干扰对敌方探测和制导雷达构成极大威胁,干扰效果的优劣直接影响双方作战效果。以战场态势为背景,系统梳理转发干扰原理,提出弹载智能干扰雷达假目标架构,分析转发干扰假目标效果。仿真利用智能干扰系统进行实验,结果表明该智能干扰系统能有效干扰探测和制导雷达,达到欺骗敌方的目的。

关键词： 智能; 移频干扰; 间歇采样; 匹配滤波; 去斜处理

本文引用格式

李楠 . 移频与转发干扰在弹载智能干扰系统中的应用[J]. 弹箭与制导学报, 2020 , 40(5) : 24 -27 . DOI: 10.15892/j.cnki.djzdxb.2020.05.006

Abstract

Repeater jamming poses a great threat to the enemy detection and guidance radar, and the effectiveness of the jamming directly affects the combat effectiveness of both sides. Taking battlefield situation as the background, the principle of repeater jamming was combed systematically, the frame of false target of missile-borne intelligent jamming radar was putting forward, and the effect of repeater jamming false target was analyzed. The simulation results show that the intelligent jamming system can effectively interfere with detection and guidance radar and achieve the purpose of deceiving the enemy.

Key words： intelligent; frequency shift interference; intermittent sampling; matched filtering; de-skew treatment

0 引言

线性调频(LFM)信号通过非线性相位调制能获得大的时宽带宽积,信号带宽在几MHz到几百MHz,峰值功率小,容易宽带实现,在雷达系统中广泛应用,像脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、相控阵雷达等都采用LFM信号。特别在防空反导雷达系统中,采用LFM信号实现导弹目标的精确测量,为了顺利攻击,弹载干扰机必须能干扰敌方的雷达探测信号,从而使得敌方难以获得准确的导弹目标信息。干扰敌方雷达信号需要采用相干干扰技术,而转发干扰正是最优的方法,因此关于转发干扰近年来成为了雷达干扰研究的焦点。

为了对雷达信号进行有效干扰,实现欺骗敌方雷达的目的,文献[1]研究了数字射频存储器循环转发干扰脉冲多普勒引信,循环转发干扰信号只要有一次延时进入引信距离波门,经多普勒信号处理后可对引信形成欺骗干扰。文献[2]深入研究间歇采样转发干扰对线性调频脉压雷达干扰的数学原理,对其它雷达的相干干扰也提供了指导。文献[3]分析间歇采样转发干扰对去斜处理体制宽带雷达的干扰效果,发现间歇采样转发干扰对匹配滤波体制雷达和去斜处理体制雷达均有好的干扰效果。文献[4]研究V-调频信号间歇采样转发干扰,通过选择干扰参数利用低阶假目标对消真实目标回波,实现目标回波消隐,获得较好的干扰效果。文献[5 -9]研究了间歇采样重复转发干扰、直接转发干扰、灵巧噪声重复转发干扰及其对线性调频信号和相位编码信号的干扰效果。文献[10-11]针对相位编码雷达信号,研究了间歇采样转发干扰和多载波相位编码调制转发干扰对雷达干扰的干扰信号设计。文献[12 -15]也对雷达假目标转发干扰进行了研究。

综上,人们对雷达的转发干扰已进行了比较全面的深入研究,但从研究结果来看,实际应用于装备的成果不多,文中以战场实际情况为背景,系统清晰的梳理转发干扰的原理,提出弹载智能干扰雷达假目标系统,并分析干扰效果,为转发干扰走向实用化提供指导。

1 干扰信号分析

导弹在攻击目标时,会受到敌方探测和制导雷达的搜索和跟踪,因此对敌方的雷达进行有效干扰是实现导弹攻击目标的关键,利用DRFM对敌方雷达信号进行储频,采取相应的干扰信号调制方法及转发方式能实现敌雷达信号的相干干扰,得到好的干扰效果。常用的干扰有移频干扰和间歇采样转发干扰,文中将详细分析这两种干扰的原理。

1.1 移频干扰

移频干扰根据干扰参数不同分为:LFM雷达信号初始载频不同、调频斜率相同;信号初始载频不同、调频斜率不同两种情况。

第一种情况下,移频干扰信号模型为:

(1)s_ξ(t)=

1 T e j 2 π f 0 t + ξ t + 12 K t 2

,0≤t≤T

式中:T是脉宽;f₀是起始频率;ξ是移频量;K是调制斜率,K=

b T

;b是频偏。

移频干扰信号匹配滤波后的输出为:

(2)y_ξ(t)=

∫ - ∞ ∞

h(τ)s_ξ(t-τ)dτ=

s i n π b T - t - ξ K 1 - t - T T π b T - t - ξ K 1 - t - T T

1 - t - T T

(

e j 2 π (f 0 + b 2 + ξ 2 (t - T) + ξ 2 T)

) 0<t<2T

从式(2)看出输出波形是辛格函数的单频震荡。

若雷达接收到干扰信号和目标信号功率相同,则干扰峰值y_ξ_max和信号峰值y_max有下述关系:

(3)y_ξ_max=(1-

ξ b

)y_max

干扰信号落后于目标信号的时间为:

(4)

Δt= $ξ K$

干扰信号的主峰宽度为:

(5)

Δt= $1.2 b - ξ$

第二种情况下的移频干扰分析可参考文献[16],干扰信号的匹配输出时间延迟由固定时延和随频率变化的延时共同构成,其效果是展宽了干扰信号,为有效干扰,应将干扰能量集中在一个匹配压缩脉宽内。

1.2 间歇采样转发干扰

间歇采样转发干扰得到了大量的研究,有直接转发、重复转发和循环转发等转发干扰样式^[5-7,11],干扰信号到达敌方雷达中主要经过匹配滤波处理、去斜处理脉冲压缩等信号处理过程,得到处理后的接收信号,分析不同的信号处理方法可为干扰信号的调制及构造提供依据。

1.2.1 匹配滤波处理法

设雷达发射线性调频信号时宽为T,调制斜率为K,信号带宽为B,信号为:

(6)

x $t$ =rect $t T e j π K t 2$

对信号进行采样,采样后的信号经过匹配滤波有:

(7)

y_s $t$ =x_s $t$ ⊗h $t$

y_s(t)是众多不同多普勒频移的目标回波经过匹配滤波后输出信号的加权和。

y_s_n(t)最大值位置在:

(8)

t_max=- $ξ n K$

式中:ξ_n=nf_s。

y_s_n(t)的最大值为:

(9)

y_s_n_max $t m a x$ =1- $ξ n B$

相邻峰值点相距:

(10)Δt_max=

f s B

1.2.2 去斜处理脉冲压缩法

设发射信号是线性调频信号,回波信号为:

(11)

s_r(t)=rect $t - t r T e 2 j π f 0 (t - t r) + 12 K (t - t r) 2$

式中t_r为回波时延。

去斜后转发干扰信号频谱为^[3]:

(12)X_f(f)=(P_a(f))^*(P(f))^*X_T(f)=τ

T T s ∑ n = - ∞ ∞

Sa(nπf_sτ)Sa(πT(f-f_a-nf_s))

干扰信号的频谱是诸多辛格函数加权和,多个辛格函数构成多阶雷达假目标,主假目标幅度为

τ T T s

,位置在频率f_a处,其余假目标在主假目标附近依次排开,幅度逐渐下降,间距为f_s。

2 干扰系统框图

结合前述干扰信号原理分析构建弹载智能干扰机系统如图1所示。利用弹载侦察设备接收敌方雷达发射的信号,对信号进行预处理,获得相关参数进行移频处理和相应的调制处理及间歇采样转发信号,在智能模块的控制下发射经过处理后的干扰信号干扰敌方雷达,根据干扰效果评估结果,及时调整干扰信号的发射方式,最大限度的干扰敌方雷达,达到欺骗的目的。

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图1 弹载智能干扰机原理框图

3 仿真分析

假设敌方探测和制导雷达为X波段的线性调频雷达,其功率为120 kW,增益为50 dB,载频为4 GHz,带宽为8 MHz,脉宽100 μs;导弹散射截面积1 m²,弹载干扰机功率为0.8 W,增益15 dB,频率100 MHz,采样周期4 μs。采用图1所示的弹载智能干扰系统进行干扰仿真实验。

首先利用智能控制设备进行移频干扰实验,弹载侦收设备侦察到敌雷达发射的信号,进行预处理及射频存储,按照设定的干扰样式进行频率移动,发射干扰信号进入敌雷达设备,经过雷达信号处理形成如图2所示的干扰效果,纵坐标幅度进行了归一化。

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图2 移频干扰效果

从图2可见移频干扰信号波形是辛格函数,干扰信号经雷达处理后主假目标出现在真目标之后,主假目标幅度高于真目标,假目标包络呈辛格函数逐渐递减,当雷达采用脉冲前沿跟踪时,干扰效果可能会失效。

再根据图1利用智能控制设备进行间歇采样转发干扰实验,雷达接收到干扰信号后利用匹配滤波处理法进行信号处理后的结果如图3和图4所示。

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图3 假目标后移干扰效果

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图4 假目标前移干扰效果

从图3和图4可见,间歇采样转发干扰信号经雷达匹配滤波器处理后,输出信号类似于目标信号,高阶假目标能量依次减小,若提高干扰功率,次阶假目标也能实现欺骗雷达的效果,假目标的稀疏程度和位置后移及位置前移均是可控制的,实际应用中可根据干扰效果进行智能调整。

敌雷达接收到干扰信号后,利用去斜处理脉冲压缩法进行信号处理后的结果如图5和图6所示。

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图5 假目标超前分布

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图6 假目标延后分布

从图5、图6可见,去斜处理脉冲压缩法对间歇采样转发干扰信号的处理结果也能形成假目标干扰效果,通过控制延时可实现假目标的超前和延后,能够实现假目标群的密集分布,利用转发频率、时延、占空比、干扰机功率的智能调整能产生不同特性的假目标。

图2~图6验证了文中弹载智能干扰机的干扰效果,根据干扰效果的优劣评估,智能调整所采用的干扰方案,移频干扰和间歇采样转发干扰均能对敌方的探测与制导雷达产生干扰效果,达到欺骗敌雷达的效果,不管雷达采用何种信号处理方法,干扰信号在智能模块的管理下均能欺骗和压制敌方雷达。

4 结语

转发干扰效果优劣直接影响敌方探测和制导雷达威力。以弹载干扰机干扰敌方雷达信号为背景,系统分析转发干扰原理,包括移频干扰和间歇采样转发干扰,提出弹载智能干扰雷达假目标系统流程,分析转发干扰效果。利用智能干扰系统进行3个仿真干扰实验,结果说明该智能干扰系统能有效干扰敌探测和制导雷达,实现欺骗和压制敌雷达的目的,为弹载智能干扰机走向实用化提供了指导。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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[16]	曹爱华. 雷达有源干扰技术研究[D]. 成都: 电子科技大学, 2009.

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0 引言

1 干扰信号分析

1.1 移频干扰

1.2 间歇采样转发干扰

1.2.1 匹配滤波处理法

1.2.2 去斜处理脉冲压缩法

2 干扰系统框图

图1 弹载智能干扰机原理框图

3 仿真分析

图2 移频干扰效果

图3 假目标后移干扰效果

图4 假目标前移干扰效果

图5 假目标超前分布

图6 假目标延后分布

4 结语

参考文献