摘要：為提高天線收發(fā)分時(shí)體制干擾設(shè)備的干擾能力，文中結(jié)合卷積調(diào)制干擾與間歇采樣直接轉(zhuǎn)發(fā)干擾，形成包含兩種干擾方式優(yōu)點(diǎn)的聯(lián)合干擾方式。該方式可以在雷達(dá)徑向距離上形成數(shù)目不受限制的假目標(biāo)群。仿真結(jié)果證明該方法的可行性。在現(xiàn)有的數(shù)字射頻存儲(chǔ)平臺(tái)的實(shí)測結(jié)果顯示了徑向分布的假目標(biāo)群，更進(jìn)一步表明該方法的有效性。
關(guān)鍵詞：卷積調(diào)制；間歇采樣；數(shù)字射頻存儲(chǔ)(DRFM)；多假目標(biāo)干擾

    為提高雷達(dá)探測距離和距離分辨率，現(xiàn)代雷達(dá)普遍采用線性調(diào)頻信號(hào)。這是因?yàn)榫€性調(diào)頻信號(hào)通過脈內(nèi)或脈間的相干性，使得其經(jīng)過匹配濾波后能夠獲得很高的相干處理增益，可以顯著降低非相干電子干擾的壓制或欺騙干擾。文獻(xiàn)針對(duì)線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)提出了一種新的相干干擾技術(shù)：卷積調(diào)制干擾。其原理是將接收到的雷達(dá)信號(hào)與某視頻信號(hào)進(jìn)行卷積后轉(zhuǎn)發(fā)。該方法能靈活產(chǎn)生假目標(biāo)欺騙干擾和噪聲遮蓋干擾。文獻(xiàn)闡述了幅度調(diào)制的一種特殊情況：間歇采樣的數(shù)學(xué)原理，對(duì)干擾效果進(jìn)行了仿真，為天線收發(fā)分時(shí)體制在相干干擾上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文將兩種方法加以融合，形成一種可采用數(shù)字射頻存儲(chǔ)(DRFM)實(shí)現(xiàn)的多假目標(biāo)干擾方法。該方法可以應(yīng)用于天線收發(fā)分時(shí)體制干擾設(shè)備。

1 卷積調(diào)制干擾原理
    為方便討論，對(duì)文獻(xiàn)中的卷積調(diào)制基本原理進(jìn)行簡要介紹。設(shè)干擾設(shè)備接收到的敵方雷達(dá)信號(hào)為x(t)，用一視頻信號(hào)f(t)與接收到的信號(hào)卷積后轉(zhuǎn)發(fā)，即得到干擾信號(hào)為
    j(t)=f(t)*x(t)             (1)
    為產(chǎn)生多假目標(biāo)欺騙干擾，視頻信號(hào)f(t)可以選為N個(gè)幅度不同、時(shí)延不同的沖擊脈沖組成的脈沖串，即
   
    因此，卷積結(jié)果相實(shí)際上當(dāng)于將干擾設(shè)備接收的線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過不同時(shí)延的延時(shí)線后加權(quán)疊加。如圖1所示。工程實(shí)現(xiàn)上，采用DRFM可以很容易實(shí)卷積調(diào)制。

2 間歇采樣直接轉(zhuǎn)發(fā)干擾
    根據(jù)文獻(xiàn)介紹間歇采樣直接轉(zhuǎn)發(fā)干擾的基本原理，間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾可以看成是一種幅度調(diào)制干擾方法。間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾在干擾設(shè)備上的基本工作過程如圖2所示。

    從圖2可知，其工作過程為用一矩形脈沖串對(duì)大時(shí)寬雷達(dá)信號(hào)(一般情況下T>Ts)進(jìn)行采樣，同時(shí)在前后兩個(gè)采樣間隙對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)量一般大于矩形脈沖寬度。工程實(shí)現(xiàn)上可采用數(shù)字射頻存儲(chǔ)技術(shù)(DRFM)來實(shí)現(xiàn)。
    現(xiàn)設(shè)采樣脈沖串為：

    因此，干擾信號(hào)頻譜是原雷達(dá)信號(hào)的周期加權(quán)延拓，加權(quán)系數(shù)為an=τfssinc(&pi;nfsτ)。當(dāng)n=0時(shí)，即為原信號(hào)頻譜。因此該分量經(jīng)匹配濾波后會(huì)在雷達(dá)脈沖結(jié)束時(shí)刻形成與真實(shí)目標(biāo)波形完全相同的主假目標(biāo)，其幅度為τfs<1，稱為采樣占空比。而其他分量X(f&plusmn;nfs)發(fā)生了±nfs的頻移，可以看成是附加了±nfs砸的頻移干擾信號(hào)。若雷達(dá)信號(hào)為線性調(diào)頻信號(hào)，利用線性調(diào)頻信號(hào)頻移和時(shí)延之間的強(qiáng)耦合性，經(jīng)過脈沖壓縮網(wǎng)絡(luò)后，在時(shí)域上就會(huì)形成多個(gè)徑向分布的不同幅度的假目標(biāo)，且以主假目標(biāo)為中心對(duì)稱分布。但是隨n逐漸增大，頻移分量X(f±nfs)經(jīng)過匹配濾波后的失配越嚴(yán)重，輸出脈沖寬度逐漸展寬，且其幅度也不斷降低。因此，間歇采樣直接轉(zhuǎn)發(fā)干擾一般最多只能產(chǎn)生3～5個(gè)有效的假目標(biāo)干擾。

    如圖3所示，雷達(dá)信號(hào)帶寬為100M，脈寬為48 μs，τ=3μs，Ts=6μs。一種特殊的情況是，fs=1／Ts大于信號(hào)帶寬，則所有頻移分量X(f&plusmn; nfs)(n≠0)均位于雷達(dá)匹配濾波帶寬之外，此時(shí)，干擾信號(hào)表現(xiàn)為一個(gè)主假目標(biāo)干擾。這是該干擾樣式的局限性。

3 卷積調(diào)制與間歇采樣聯(lián)合干擾分析
    文中提出的聯(lián)合干擾方式可以根據(jù)需要產(chǎn)生所需的假目標(biāo)數(shù)目。其工作過程如圖4所示。其思想是利用卷積調(diào)制干擾能產(chǎn)生數(shù)目不受限制的假目標(biāo)的性質(zhì)，同時(shí)利用間歇采樣在特定干擾平臺(tái)(機(jī)載、彈載)的工程可實(shí)現(xiàn)性。

    根據(jù)式(1)和式(5)，可得聯(lián)合干擾信號(hào)為：
   
    其中。假設(shè)干擾信號(hào)Xs(f)經(jīng)匹配濾波后的時(shí)域脈壓信號(hào)為ys(t)，的首個(gè)主假目標(biāo)出現(xiàn)在T時(shí)刻，即ys(t)的主峰值出現(xiàn)雷達(dá)脈沖結(jié)束時(shí)刻。根據(jù)傅里葉變換性質(zhì)，Ji(f)經(jīng)過匹配濾波后所形成的主假目標(biāo)在時(shí)間軸上比首個(gè)主假目標(biāo)滯后ti。因此J(f)經(jīng)匹配濾波后總體效果可以表示為
     y(t)=a1ys(t-t1)+a2ys(t-t2)+&middot;·&middot;+aNys(t-tN)       (12)
    根據(jù)上節(jié)的討論，該式表示形成的主假目標(biāo)個(gè)數(shù)為N，同時(shí)每個(gè)主假目標(biāo)周圍分布著幅度較小的次假目標(biāo)。
    工程實(shí)現(xiàn)上，根據(jù)均勻間歇采樣特性，合理選擇延遲時(shí)間，如圖4所示，t1=τ，ti=τ+(i*m-1)Ts，動(dòng)態(tài)改變采樣脈沖寬度τ和采樣脈沖周期Ts，可以實(shí)現(xiàn)假目標(biāo)的動(dòng)態(tài)分布。
    合理選擇N值，可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)雷達(dá)脈沖重復(fù)周期內(nèi)均有假目標(biāo)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)假目標(biāo)的大范圍空間分布。例如，脈沖重頻為1ms，Ts=2 μs，則在1ms內(nèi)最多可出現(xiàn)500個(gè)主假目標(biāo)。當(dāng)然實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)還需考慮工程實(shí)現(xiàn)的可能性。同時(shí)，當(dāng)ti>T，即雷達(dá)脈沖結(jié)束時(shí)，可令ti=τ+(j*m-1)Ts+△τ，改變△τ，m，可實(shí)現(xiàn)主假目標(biāo)的非均勻分布。

4 對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)的干擾仿真
    根據(jù)圖4及式(12)，設(shè)N=3，τ=1 μs，Ts=2μs，雷達(dá)脈沖寬度48μs，帶寬為100 M，加權(quán)系數(shù)全為1。仿真結(jié)果如圖5所示。

    從圖5中可以看到，第一個(gè)主假目標(biāo)出現(xiàn)在48μs時(shí)刻，即脈沖結(jié)束時(shí)刻，其余兩個(gè)主假目標(biāo)分別出現(xiàn)在50μs和52μs時(shí)刻。主假目標(biāo)間距為間歇采樣周期。仿真結(jié)果與上節(jié)分析一致。

5 在DRFM上的實(shí)現(xiàn)
    DRFM可以截獲、存儲(chǔ)、處理并復(fù)制雷達(dá)信號(hào)，干擾方式靈活可變，且產(chǎn)生的干擾信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)是相干的。為驗(yàn)證上文所述干擾方法，可依托現(xiàn)有的DRFM平臺(tái)。該平臺(tái)主要由FPGA、DAC與ADC組成，DAC與ADC工作時(shí)鐘為2．4 GHz，系統(tǒng)瞬時(shí)工作帶寬為1 GHz。測試?yán)走_(dá)信號(hào)為線性調(diào)頻信號(hào)，由DDS產(chǎn)生，帶寬為7 MHz，中心頻率300 MHz，脈寬為50μs。信號(hào)采集設(shè)備為力科(LeCroy)8400A型示波器，最高采樣速率達(dá)20GS／s。信號(hào)處理采用Matlab。主假目標(biāo)數(shù)N=8，τ=3μs，Ts=6．2μs，加權(quán)系數(shù)均為1。同時(shí)為在雷達(dá)徑向距離上形成假目標(biāo)分布帶，增加干擾設(shè)備對(duì)雷達(dá)的壓制距離，可在雷達(dá)信號(hào)結(jié)束時(shí)，多次讀取并復(fù)制先前存儲(chǔ)的雷達(dá)信號(hào)。此時(shí)，仍然保留采樣窗口，但不進(jìn)行信號(hào)存儲(chǔ)，即工作方式保持不變。實(shí)測結(jié)果如圖6、7、8所示。

    圖6、7、8的脈壓輸出均未加窗。從圖7時(shí)域波形可以看到，干擾信號(hào)含有較多的低頻成分，這是由DRFM平臺(tái)所帶來的影響。在用Matlab進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，應(yīng)先濾除帶外頻譜成分。從圖7的處理結(jié)果可以看到，在時(shí)間軸上出現(xiàn)以8為單位的假目標(biāo)群，該假目標(biāo)群又以一定的周期重復(fù)出現(xiàn)，形成假目標(biāo)分布帶，可以掩護(hù)處于該距離段內(nèi)的所有真實(shí)目標(biāo)。圖7所示的掩護(hù)距離達(dá)到300μs。且該值可以任意設(shè)定。從圖8可知，對(duì)于距離分辨率低的線性調(diào)頻體制雷達(dá)，可形成類似噪聲干擾的效果，且該噪聲干擾具有很強(qiáng)的相參性。
    另外，假目標(biāo)個(gè)數(shù)N的設(shè)置還需考慮發(fā)射機(jī)的有效發(fā)射功率。在發(fā)射機(jī)功率一定的情況下，假目標(biāo)數(shù)目越多，每個(gè)假目標(biāo)獲得的有效功率越小，則其干擾距離越小。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)電子戰(zhàn)環(huán)境合理設(shè)置假目標(biāo)數(shù)目。

6 結(jié)論
    文中在分析卷積調(diào)制與間歇采樣的原理基礎(chǔ)上，形成適用于機(jī)載彈載等特定干擾平臺(tái)的干擾方式。該干擾方式具有形成的假目標(biāo)數(shù)目與掩護(hù)距離任意設(shè)定的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，可以對(duì)SAR等線性調(diào)頻體制雷達(dá)形成有效的干擾。