基于间歇采样的正弦加权调频干扰研究

第３３卷第Ｏ８期　计算机仿真　２０１６年８月　文章编号：１００６—９３４８（２０１６）Ｏ８—０ｏｏ７—０５　

基于间歇采样的正弦加权调频干扰研究　

谭铭，王春阳，李欣　（空军工程大学防空反导学院，陕西西安７１００５１）　摘要：针对间歇采样转发干扰样式单一，干扰滞后等缺点，采用将调频干扰与其结合的方法，提出一种针对线性调频信号的　新的干扰样式。阐述了间歇采样转发干扰和正弦加权调频干扰的基本原理。分析了影响干扰效果的关键参数，对假目标的　空间分布特点进行了研究，指出决定干扰空间覆盖范围和形成多假目标干扰或压制干扰的关键因素。结果表明，通过对采　样信号进行加权调频来控制干扰的空间分布特性和干扰效果，解决了干扰信号滞后的问题，且干扰样式随干扰参数的改变　灵活变化。这种干扰样式能对雷达进行有效干扰，仿真结果验证了理论分析的正确性。　关键词：电子对抗；线性调频；间歇采样；匹配滤波；调频干扰　中图分类号：ＴＮ９７４　文献标识码：Ｂ　

Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ　Ｗｅｉｇｈｔｅｄ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｊａｍｍｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ——ｓａｍｐｌｉｎｇ　Ｒｅｐｅａｔｅｒ　

ＴＡＮ　Ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｃｈｕｎ—ｙａｎｇ，ＬＩ　Ｘｉｎ　（Ａｉｒ　ａｎｄ　Ｍｉｓｓｉｌｅ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　７１００５１，Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａ　ｎｅｗ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｌｉｎｅａｒ￣ｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ｗｅ　ｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｈｉｃｈ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｗｅｉｇｈｔｅｄ￣ｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ—ｓａｍｐｌｉｎｇ，ｔｏ　ｏｖｅｒｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓ—　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ—ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｒｅｐｅａｔｅｒ　ｊａｍｍｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ—ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｒｅｐｅａｔｅｒ　ｊａｍｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｗｅｉｇｈｔｅｄ￣ｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ—　ｎｅｓｓ　ｗａｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｆａｌｓｅ　ｔａｒｇｅｔｓ’ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｆａｌｓｅ　ｔａｒｇｅｔｓ　ｏｒ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｗｅｉｇｈｔｅｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｓｉｇｎａｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｄｅｌａｙ　ｗａｓ　ｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｔｙｐｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｂｙ　ｆｌｅｘｉｂｌｙ　ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｉｓ　ｎｅｗ　ｊａｍｍｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｆｏｒ　ｌｉｎｅａｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ｒａｄａｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｖａｌｉｄａｔｅ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ．　ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ；Ｌｉｎｅａｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ；Ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ—ｓａｍｐｌｉｎｇ；Ｍａｔｃｈｅｄ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｊａｍｍｉｎｇ　

１　引言　现代雷达广泛采用线性调频信号、相位编码信号等相干　处理信号以解决雷达作用距离和距离分辨率的矛盾　。雷　达信号在接收的时候采用脉冲压缩处理，具有很强的抗干扰　性能，传统的噪声干扰因无法获得脉冲压缩的处理增益，故　无法对相关雷达造成有效干扰　Ｊ。针对此类雷达的有效干　扰是电子战领域研究的热点。　基金项目：国家自然科学基金（６１５０１５００）；航空基金（２０１５０１９６００７）　收稿Ｅｌ期：２０１６—０３—０１修回日期：２０１６—０３—１５　对线性调频信号的干扰样式目前已有很多研究，其中的　方法包括：对其进行调频、调幅干扰，利用数字射频存储器　（ＤＲＦＭ）进行全脉冲转发、间歇采样转发干扰等等　。在诸　如弹载干扰机等很多应用场合，对宽带雷达的高速采样且要　求收发天线同时工作带来的隔离度等要求对干扰机的研制　造成很大困难，间歇采样干扰技术的应用，立足于天线收发　分时体制，很好的克服了这些困难　。利用全脉冲存储转　发的干扰具有很好的干扰相关性，但其只能滞后转发，产生　的干扰会落后真目标至少一个脉冲宽度，如果假设脉冲宽度　为１００１￣ｓ，则产生的干扰信号至少落后真实目标１００１ｘｓ，相当　于在距离上落后了１５ｋｍ，再考虑上干扰机的转发延时，落后　

——７——　的将更多。间歇采样转发干扰相比全脉冲复制转发，较好的　解决了这一问题，能更好的对雷达进行干扰。但间歇采样转　发干扰得到的干扰样式单一，且分布有一定局限性。　本文在此基础上，将间歇采样干扰与正弦调频干扰进行　结合，有效的利用了两者的优点，能有效克服干扰滞后的问　题，干扰样式多变，能灵活的实现欺骗干扰和压制干扰的转　换，简单，方便。对影响干扰的关键参数：移频量、采样脉宽、　采样占空比、调频信号频率、调频系数等进行了详细分析，并　仿真了其影响效果。理论和仿真实验证明，这种干扰能根据　相关参数的改变灵活变换干扰样式，有效对抗前沿跟踪、距　离保护门等抗干扰措施　，对线性调频信号造成有效干扰。　２干扰信号的产生机理　设接收到的雷达信号可以表示为（以一个周期为例）：　ｓ（ｔ）＝ｅｘｐ［ｓ２￣（ｆｏｔ＋　￡　／２）］　（１）　其中，０为载频，　＝Ｂ／Ｌ为调频斜率，Ｂ为带宽，　为时宽，　该接收信号的瞬时频率为：　（￡）＝ｆｏ＋　（２）　间歇采样的周期为　，采样脉宽为ｒ…，采样频率为　。　＝　１／ｒ，　，所以采样的信号可以表示为：　ｐ（￡）＝ｒｅｃｔ（ｔ／ｒ…）　∑６（ｔ—ｎ　）　（３）　其中ｒｅｃｔ（·）表示矩形窗函数，“　”表示卷积运算，６（·）表　示冲击函数。　采样后得到的信号为：　ｓ　（ｔ）＝ｐ（ｔ）·３（ｔ）　（４）　根据收发分时理论，如图１所示：　采样脉宽转发时间　采样周期　线性调频雷达脉冲脉宽　图１　间隔采样转发干扰示意图　转发信号ｓ　中包含ｓ　的数量为ｍ＝１／ａ。～１，其中％＝　ｒ　。　为采样占空比。一个雷达脉宽内将进行１７，次采样，ＦＩ，　＝　。ｍ和ｎ都不一定为整数，为便于分析，本文在进行　理论分析的时候，先默认它们都是整数。　正弦加权调频信号为：　ｑ（ｔ）＝ｅｘｐ［　７ｒｋＩｓｉｎ（２　ｉ　ｒ）ｄｅ］　＝Ｐｅｘｐ［＿　７　－ｃｏｓ（２　ｔ）］（５）Ｌ—Ｊ　Ｌｚ可幽，Ｊ　Ｌ３，　Ｊ　ｓｉｎ　式中，ｋ为调幅系数，　；　为调频信号频率。　＝　。　为调频　系数。　所以干扰信号为：　一８一　Ｊ　ｑ‘３２　所以可以得到干扰信号的时频图为　

图２加权调频前后对比　（６）　

３干扰信号频域特性分析　设ｓ　（ｔ），ｑ（ｔ）和　（ｔ）的频谱分别为　（　，Ｑ（厂）和　（　，于是干扰信号的频谱可表示为：　

．，ｓ（　ｓｚ（　Ｑ（　（７）　将调频信号进行傅里叶展开，运用公式：　ｇ（￡）＝∑Ｆ　ｍ　（８）　式中ｎ＝２　为调频角频率，系数Ｆ　满足：　＝去　㈩ｅ硼ｆｄｆ　（９）　

式中，　＝１／Ｌ；　为调频周期，ｎ＝０，±１，±２，…。可见调频　信号ｑ（ｔ）的频谱为在频率０，Ｑ，２１２，…等离散频率上的离散　谱，其幅度取决于（　＋　）／２。于是，可以得到干扰信号　是对转发信号进行移频、加权、累加的结果。　由文献［１８］知转发信号　：经过脉冲压缩后形成的信号　幅值为：　圳＝　竹（　＋　（　一Ｉ　ｔ　（１一　）Ｉ　

（１０）　上式中，　＝ｎｆ，　，由上式可知，１　（ｔ）ｌ的最大值出现在：　

￡…：一　（１１）　且相邻两阶信号的峰值相距：　

＝　＝　（１２）　ｎ　Ｄ　

与ｎ无关，与雷达信号带宽成反比，与信号脉宽和采样频率　

成正比。　

４干扰关键参数影响分析　４．１移频量的选取　线性调频雷达匹配滤波器群延迟对频率敏感。当线性　调频信号的时宽脉宽积Ｄ＝　·口》１时，线性调频信号及其　匹配滤波器的幅频谱近似为一矩形。匹配滤波器、采样转发　和采样转发移频后的频谱图如下：　图３频谱对比图　可以发现：根据群延迟特性　，经过移频，转发信号的　匹配状况没有变，即峰值功率并不会降低，且经过移频后，经　过脉冲压缩后的信号会前移到目标回波的位置，有效解决干　扰信号滞后的问题，其中移频量　满足：　Ａｆ∈（０，／．ｅ（　一ｒ…）］　（１３）　由上式可知，经移频后，转发干扰前移的时长为：　Ａｒ　Ｅ（０，　一一ｒ…］　（１４）　４．２采样脉宽　采样脉宽＂ｌ＇ｓａｍ直接影响的是转发信号ｓ：的时延，但是这　种影响是可以通过移频解决掉的。移频量还将影响的是：当　转发信号不止一个时的转发间隔。我们先考虑的是转发次　数ｍ为整数的情况，形成的干扰相当于采样信号ｓ．间隔采　样脉宽时间逐次转发，即对应的主假目标、次假目标、次次假　目标（再往后的假目标能量已经很弱，这里不再考虑）均间隔　时长ｒ…。结合式（１２）可得到如果满足：　Ａｔ＝ｆ·ｆ…，ｆ＝｛１，２，３，４）　（１５）　则假目标的幅值会相互叠加，形成幅值更高的假目标。　４．３采样占空比　当采样占空比ａ。等于５０％时，采样脉宽与前移最大时　长相等，即ｒ…＝Ａｚ　，相当于形成的主假目标可以回到目　标回波的位置，为了进行有效干扰，我们通常不让干扰信号　与目标回波信号重合，即在移频量的选取时不会取Ａｒ＝　一ｒ…。当采样占空比不等于５０％时，转发信号　至少含有　１个以上的采样信号，这时，ｒ…＜Ａｒ　，即转发的第一个采　样信号会超前于目标回波，根据文献［１０］可知采样信号ｓ．　经一次转发通过脉冲压缩后可表示为：　Ｙ（ｔ）＝　０（　）＋　』　∞　．／　、　２　＇／＇，ａｍ［∑　譬　］ｃ０ｓ（２１ｒｎｆｓａｍｔ）　（ｆ）（１６）　ｎＴｒｆ，　……’　…　上式中，ｙ０（ｔ）为目标回波信号经过匹配滤波后的信号。由　上式可知，干扰形成的主假目标的幅值即为目标回波信号的　Ｔｓａｍ／Ｌ　倍。　４．４转发次数和采样次数不是整数　如果转发次数不是整数，即占空比的倒数不是整数时，　最后一次转发的信号将不是完整的采样信号，这一次转发的　信号经脉冲压缩后，各次假目标均会在幅值上乘以最后一次　的转发脉宽与采样脉宽的比值，转发的间隔没有改变，文章　前面的分析照样适用。当采样次数不是整数时，即最后一次　采样和转发不完整时，因最后一次采样和转发仍然是转发信　号的一部分，且所占的比重不大，所以其对干扰效果的影响　也并不大，通过大量的仿真实验也可证明这一点。　所以，当转发次数和采样次数不是整数时，文章的分析　依然不受影响，即对是整数时的分析在不是整数时同样　适用。　４．５调频信号频率　调频信号频率　的改变也就意味着调频信号周期　。　＝Ｉ／ｆ，　随之改变，当调频信号频率太大时，根据式（９）可知　一部分干扰被分开得离目标回波太远，不仅无法进行有效干　扰，还分散了能量。当调频信号频率太小时，相当于没有进　行调制，因此调频信号频率太大或太小都不予以考虑。如果　正弦调频产生干扰信号的间隔小于间歇采样形成目标的间　距时，将会产生压制干扰的效果，即：　≤＂ｌ＇ｓａｍ　（１７）一≤　【ｌ，Ｊ　否则，将产生欺骗干扰的效果。　４．６调频系数　调频系数　，的选取时应综合考虑调频信号频率　调　频系数太小时，相当于没有进行调频，调频系数过大，失配太　严重，不能有效干扰因此调频系数太大或太小也都不予以考　虑。因为调频信号的调频频率为：　（ｔ）＝ｋｓｉｎ（２　ｉ　ｔ）　（１８）　所以调幅系数ｋ决定了调频的宽度，转发成时域即干扰　覆盖的范围，　越大，干扰分布越广，形成的干扰越多，但能量　分散；　越小，干扰分布越集中，能量越集中，但范围减小。所　以，应根据实际需要灵活的选取参数。