脉冲压缩雷达干扰仿真分析Ξ
史 林 彭 燕 杨万海
(西安电子科技大学 西安710071)
【摘要】 针对线性调频信号,二相编码信号以及由线性调频信号和二相编码信号构成的混合信号这几种脉冲压缩雷达信号,分析了噪声干扰、脉冲干扰、移频干扰和距离拖引干扰对它们的干扰性能,并给出了仿真模型和仿真结果。
【关键词】 干扰,脉冲压缩,线性调频,二相编码,混合信号
Simulation of Jamming on Pulse Compression Radar
SHI Lin PENG Yan YANG W an2hai
(School of Electronic Engineering,Xidian University Xi′an710071)【Abstract】 The performances of noise jamming,pulse jamming,shift2frequency jamming,range pull off jamming on pulse compression radar signals are analyzed in this paper,which include the linear frequency modulation signal(L FM),the bina2 ry phase2coded signal(BC)and the compound signal of L FM and BC.And the paper also presents the simulation models and re2 sults of the jamming.
【K ey w ords】 jamming,pulse compression,L FM,BC,compound signal
1 引 言
雷达是通过对回波信号进行接收再作一些检测处理来识别复杂回波中的有用信息的。其中,波形设计有着相当重要的作用,
的选择、信号处理方式、雷达的作用距离及抗干扰、抗截获等很多重要问题。现代雷达中广泛采用了脉冲压缩技术。脉冲压缩雷达常用的信号有线性调频信号和二相编码信号。脉冲压缩雷达具有高的辐射能量和高的距离分辨力,这种雷达具有很强的抗噪声干扰和欺骗干扰的性能。对线性调频信号有效的干扰方式是移频干扰;对二相编码信号较有效的干扰方式是距离拖引干扰。
在线性调频信号和二相编码信号的基础上,我们提出了一种脉内线性调频,脉间相位编码的混合信号,该信号具有线性调频信号和二相编码信号的优点,又能弥补各自的不足,成了一种新的脉冲压缩信号。对混合信号的干扰,可以有多种形式。本文针对这几种脉冲压缩雷达信号施加各种干扰,对其干扰性能进行仿真比较。
2 对线性调频信号的干扰
一般的线性调频信号的复包络表达式可简写成g(t)=exp(jπμt2), 0 线性调频脉压雷达具有很强的抗噪声干扰和欺骗干扰的性能。噪声干扰时,由于雷达信号处理机与信号匹配,与噪声干扰信号失配,导致滤波器输出的信干比增大D倍。为使噪声干扰有效,干扰机在雷达接收机输入端的干扰功率需比回波信号功率强D倍,这对干扰机的功率水平而言,还是困难的。在距离欺骗干扰时,由行波管和迟延线组成的距离欺骗式干扰机难以对线性调频脉压雷达实现拖距干扰。这是因为若要保持信号的脉内调制特征,干扰信号经滤波器压缩后的脉冲,可能远远超出距离波门,而无法实现可靠的距离欺骗。所以对线性调频信号较有效的干扰方法是移频干扰。线性调频信号在距离和速度间存在着强耦合,当信号具有多普勒频移时,压缩信号的主峰出现时间,将相对无多普勒频移时超前或迟后,这种现象构成了对线性调频雷达干扰的基础。所以对线性调频信号,可借助频率拖引的手段,达到距离拖引的目的。具体的推导,请见参考文献〔1〕,当信号有多普勒频移f d 时,主峰出现的时刻T d由下式决定 f d+μT d=0(即T d=-f d/μ)(2) 2003年8月 现代雷达 第8期Ξ收稿日期:2003201221 修订日期:2003205220 当f d =0时,压缩信号的包络在T d =0处呈现主峰; 当f d ≠0时,压缩信号的主峰将偏移到T d =-f d /μ处,当f d 为正时,主峰出现的时刻相对于f d =0时的主峰导前;相反,当f d 为负时,主峰出现的时刻将滞后。 另外,也可以对线性调频信号施加一个中心频率偏移或线性斜率不同的线性调频干扰信号,干扰信号中与滤波器不匹配的那部分,将不会通过匹配滤波器输出,即在整个发射脉宽内,将有部分能量不能通过匹配滤波器。所以,对线性调频信号通过移频干扰形成距离欺骗假目标时,就要根据干扰机功率等因素合理考虑移频量。移频量越大,干扰信号有效通过匹配滤波器的能量越小,达到有效干扰所需的干扰功率越大。通常移频量不超过雷达线性调频信号调制带宽的一半,这样才能达到较好的干扰效果 。 图1 对线性调频信号的干扰 图1给出了几种对线性调频信号的干扰结果。所 用线性调频信号的带宽为0.4MHz ,时宽为50ms 。其中,图1(a )施加的噪声干扰;图1(b )是脉冲干扰;图1(c )移频干扰采用的是f d 频率拖引,干扰信号所用f d 的频率为40kHz ,占线性调频信号带宽的10%,其表达式如下 J am 1c =exp (j πμt 2 +j 2πf d t ) 0 (3) 图1(d )施加的是一个线性调频干扰信号,该干扰 信号在50ms 的时间内频率线性变化了0.44MHz ,即其调频斜率为线性调频信号调频斜率的1.1倍,其表达式如下 J am 1d =exp (j 1.1πμt 2 ) 0 (4) 表1给出了线性调频信号与干扰通过滤波器前后信干比的改变。 表1 对线性调频信号的干扰 干扰形式输入信干比 (dB )输出信干比 (dB )信干比改善 (dB )噪声干扰-9.722.832.5脉冲干扰-19.89.729.5移频干扰10.20.9 1.1移频干扰2 -12.1 11.6 23.7 3 对二相编码信号的干扰 对二相编码信号而言,设子脉冲宽度为T ,q k 为第k 个码的取值1或-1,码长P ,一般的二相码信号的表达式为 u (t )=v (t ) ΣP-1 k =0q k δ(t -K T )=u 1(t ) u 2(t ) (5) 式中 u 1(t )=v (t )=1 0 (6)u 2(t )=ΣP-1 k =0 q k δ(t -K T )(7) 图2给出了时宽为0.04ms 的13位巴克码序列加干扰信号经匹配滤波器后的输出波形,并通过分析给出了相应结论。其中图2(a )是噪声干扰,可以看出,二相编码信号具有较强的抗噪声干扰能力,这是因为一般的噪声干扰信号,在相位编码雷达信号压缩接收 机中几乎没有压缩处理增益,而13位巴克码信号通过 匹配滤波器后,增益提高了13倍。 脉冲干扰信号经过匹配滤波器后,也不能得到很好的压缩,起不到干扰的效果,如图2(b )中,干扰脉冲是宽度为0.08ms 的脉冲,其表达式如下 Jam 2b =1 10T (8) 由于相位编码压缩信号一般是宽脉冲或准连续波信号,采用部分码复制干扰时,有较好的干扰效果,如 图2(c ),表达式如下 Jam 2c =u (t -2T ) 2T (9) 二相编码信号是一种多普勒敏感信号,较难进行 频率欺骗干扰。但二相编码信号的距离分辨力比普通脉冲雷达高得多,只要对其发射信号附加一个小的延时,再转发给雷达,就可对雷达产生有效的距离欺骗,所以距离欺骗干扰对二相编码信号的干扰效果是有效的,如图2(d )的干扰信号,是对巴克码信号延迟拖引了0.05ms ,脉冲压缩后输出了两个相同的峰值信号, 83现代雷达 25卷
