DRFM移频干扰对LFM脉冲压缩雷达的影响及对策研究

DRFM 移频干扰对 L FM 脉冲压缩 雷达的影响及对策研究 罗金亮1 ,王松山2 ,孙 　浩2 (1. 防空兵指挥学院 ,郑州 450052 ;2. 解放军 77226 部队 ,昆明 650000) 摘要 :数字射频存储器 (DRFM)移频干扰是针对 L FM 脉冲压缩雷达等一些新体制雷达所提出的新型干扰技术 ,由 于干扰信号与雷达发射信号具备较强的相干性 ,干扰样式的多样性及灵活性 ,从而导致雷达难以利用现有的抗干扰 技术。分析了干扰信号与目标回波信号参数的不同之处 ,提取出真实目标回波信息 ,从而达到抗移频干扰的目的。 关键词 :数字射频存储器 ;移频干扰 ;线性频率调制 ;脉冲压缩 中图分类号 : TN972. 3 　　　　　　　文献标识码 :A 　　　　　　　文章编号 :CN3221413 (2009) 0320018203 Influence of D RFM Frequency Shift Jamming on The LFM Pulse2compression Radar and Countermeasure Research L UO Jin2liang1 ,WAN G Song2shan2 ,SUN Hao2 (1. Air Defence Force Command College ,Zhengzhou 450052 ,China ;2. Unit 77226 of PLA , Kunming 650000 ,China) Abstract :The f requency shif t jamming based on digital radio f requency memory (DRFM) is a kind of new jamming technology aiming at some new system radars ( such as t he linear f requency modu2 lation (L FM) p ulse2compression radar) . The jamming signal has more coherency wit h t he radar t ransmit ting signal ,and t he jamming modes are various and flexible ,which accordingly makes t he radar difficult to use t he existing anti2jamming technologies. This paper analyzes the different f rom t he parameters of jamming signal and target echo signal ,ext ract s t he t rue target echo information to conf ront with the f requency shif t jamming. Key words :digital radio f requency memory ;f requency shif t jamming ;linear f requency modulation ; p ulse compression 0 　引　言 近年来随着电子技术的迅猛发展 ,高新科技在 雷达干扰技术上得以运用 ,雷达生存及作战能力受 到极大的挑战。与早期的雷达干扰相比 ,现在的雷 达干扰逐步由形式单一向形式多样转变 ,由非相干 干扰向相干干扰转变。 线性调频脉冲压缩技术通过发射宽脉冲 (提高 平均发射功率)以实现足够大的作用距离 ,接收通过 脉冲压缩获得窄脉冲以提高距离分辨率 ,较好地解 决了雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾 ;其信 号形式具备大时宽2带宽积 ,从而使得数字射频存储 器 (DRFM)难以进行全脉冲存储 ;同时由于在雷达波形中应用了脉内相干技术 ,使得一些基于数字射频存储器示样脉冲存储的常规调制干扰信号与雷达发射波形不匹配 ,不能得到相应的处理增益 ,大大提高了雷达的抗干扰能力 ,因此被广泛应用于现代雷达中。同时 ,正是由于线性调频脉冲压缩雷达信号的脉内相干性 ,使其在距离2速度多普勒频移之间存在强的耦合 ,这种距离2速度多普勒频移之间的相互影响会引起距离随着多普勒频移的视在漂移而产生测距误差 ,因而 ,移频干扰是目前对付线性调频脉冲压缩雷达的一种有效手段。 收稿日期 : 2009201208 2009 年 6 月 舰 船 电 子 对 抗 J un. 2009 第 32 卷第 3 期 SHIPBOARD EL ECTRONIC COUN TERM EASU RE Vol. 32 No. 3 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 1 　DRFM 移频干扰对 L FM 脉冲压缩 雷达的影响 DRFM 移频干扰信号的形成过程是 : 首先 DRFM 存储截获的雷达信号 ;在需要实施干扰时 , DRFM 复制出原雷达信号 ;上变频时通过对上变频 本振调制一个额外的频移 f d ,从而产生移频干扰信 号。其工程实现框图如图 1 所示。 图 1 　基于 DRFM 的移频干扰实现框图 DRFM 干扰机可以通过调制不同的频移 f d 从 而形成多种干扰样式 ,如距离假目标干扰、距离拖引 干扰、速度拖引干扰、距离2速度双拖干扰等。由于 距离拖引干扰、速度拖移干扰这 2 种干扰样式已有 现成对抗方法 ,如进行距离2速度双波门检测便可 抗干扰 ,因而在此不对其加以讨论。 1 . 1 　距离假目标干扰 假设干扰机截获到雷达信号 ,并对雷达信号附 加一个固定频移量 f d ,雷达接收到干扰信号后 ,经 过下变频输出中频信号为 : J ( t) = 1 T r j2π( f 0 t+ f dt + 1 2 Kt 2 ) ,0 ≤ t ≤ T (1) 式中 : T 为雷达信号脉宽 ; f 0 为雷达信号中心频率 ; f d 为附加的频移 ; K 为频率变化斜率。 中频信号 J ( t) 经过雷达的脉压系统后的输出 信号为 : y j ( t) =∫ ∞ - ∞ h(τ) J ( t - τ) dτ= sin[πB ( t - T + f d K ) (1 - | t - T | T ) ] πB ( t - T + f d K ) (1 - | t - T | T ) · (1 - | t - T | T ) ej2π[ f 0 t+ B2 + f d 2 ( t- T) + f d 2 T] , 　　　　　0 ≤ t ≤ T (2) 从式 (2) 可以看出移频干扰信号中附加的频移 量 f d ,将使雷达接收到的干扰信号包络与真实回波 信号之间产生一个时移 ———f d / K。如果频移量 f d > 0 ,移频干扰将在真实目标前方产生一个假目 标干扰 ;如果频移量 f d < 0 ,移频干扰将在真实目标 后方产生一个假目标干扰 (如图 2 所示) 。 图 2 　固定移频量的干扰图像 1 . 2 　距离2速度同步拖引干扰 由于 L FM 脉冲压缩雷达的距离2速度多普勒频 移之间存在强的耦合性 ,因而单独的距离拖引干扰 或速度拖引干扰都是难以达到目的的 ,因而要实现 对 L FM 脉冲压缩雷达的有效拖引干扰 ,便需要使 得距离拖引干扰与速度拖引干扰存在相关性。数字 射频存储器 (DRFM) 在存储雷达射频信号时 ,既存 储了其时间信息也存储了相位信息 ,因此 ,通过它按 一定时间规律的释放变量移频干扰 ,便可实现距离 和速度的双拖干扰。 距离波门拖引可通过延时来实现 ,速度波门拖 引可通过移频来实现。延时值和移频值必须满足如 下关系 : Δt = 0 v ( t - t1 ) 干扰关闭 (3) f d = 0 ,0 ≤ t ≤ t1 - 2 v/λ, t1 ≤ t ≤ t2 干扰关闭 , t2 ≤ t ≤ T (4) 式中 : f d 为移频值 ;λ为载频的波长 ; v 为假目标相 91第 3 期 罗金亮等 :DRFM 移频干扰对 L FM 脉冲压缩雷达的影响及对策研究 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 对雷达的径向运动速度 ; T 为雷达的脉冲重复周期。 2 　D R FM 移频干扰对策研究 DRFM 移频干扰对雷达形成的干扰样式多为 欺骗干扰 ,并且由于数字射频储存器的运用 ,其高 速、准确的信号储存能力使得干扰信号与雷达信号 具备强的相干性 ,导致雷达现有的反欺骗干扰技术 (如频率捷变、脉冲积累、变重复周期等) 失效 ,因此 需要另辟蹊径 ,分析 DRFM 移频干扰特征 ,找出相 应的对抗措施。 干扰机要成功地干扰雷达 ,一般会发射比回波 信号功率大得多的干扰信号 ,只要雷达接收机收到 的干扰信号功率比回波信号大 7～10 dB ,干扰信号 就会使雷达接收机的自动增益控制 ( A GC) 动作。 此时一种可能发生的情况是强干扰信号会抑制弱回 波信号 ,使雷达完全不能看到真实目标回波 ;另一种 可能是会同时出现一个较强的干扰信号和一个较弱 的回波信号 ,但雷达的跟踪波门会被较强的干扰信 号捕获 ,导致雷达给出错误的距离信息。 因此雷达要成功地抗干扰 ,可以采取以下 2 种 方法 :一种是分析干扰信号和目标回波信号特征的 异同之处 ,然后滤除干扰信号 ;另一种就是从干扰信 号中提取真实目标的补偿信息 ,然后进行补偿 ,从而 得到真实目标信息。 2. 1 　抗距离假目标干扰 固定移频量的移频干扰可使雷达距离上产生假 目标干扰 ,其干扰信号经过雷达的脉压系统后的输 出信号见式 (2) ,通过分析式 (2) ,发现干扰信号所附 加的频移量 f d 不仅使得雷达接收到的干扰信号包 络与目标回波信号之间产生一个时移 - f d / K ,同时 也使得干扰信号与目标回波信号的中心频率相差 f d / 2 ,根据这一特征参数 ,便可求得假目标干扰的 距离信息与真实目标的距离信息之差ΔS = c f d / (2 K) ,而后将ΔS 补偿到雷达所测出的假目标距离 信息 S′上 ,便可得出真实目标的距离信息 S。 固定频移量 f d 的解算可以利用测频技术测量 出脉压后信号的中心频率 f ′0 ,如果 f′0 = f 0 + B/ 2 , 则为真实目标回波 ;如果 f′0 > f 0 + B/ 2 , 则 f d = 2 ( f′0 - f 0 - B/ 2) > 0 ,假目标领先于真实目标 ,则 真实目标距离为 S = S′+ΔS ;如果 f′0 < f 0 + B/ 2 , 假目标落后于真实目标 , 则真实目标距离为 S = S′- ΔS。 2 . 2 　抗距离2速度同步拖引干扰 距离2速度同步拖引干扰是针对新体制雷达所 提出的一种极其有效的干扰 ,但其实施的前提较为 苛刻 ,需要距离拖移量与速度拖移量之间存在较强 的相关性。其干扰波形如图 3 所示。 图 3 　距离2速度同步拖引干扰波形 其时延值与移频值分别如式 (3) 所示。假设假 目标移动加速度为 a ,则可得假目标干扰的距离拖 移量为 : ΔS j = 12 at 2 (5) 干扰信号的移频值可转化为 : f j = 2 atλ (6) 式中 : a 为假目标移动加速度 ;λ为载波波长。 然而真实目标回波的多普勒频移为 : f d = 2V rλ (7) 式中 :V r 为目标与雷达的相对速度 ;λ为载波波长。 对式 (5) 和式 (6) 进行求导 ,可得 : f′j = 2 aλ (8) f′d = 0 (9) 从式 (7) 和式 (8) 中可以看出 ,干扰信号的频移 变化量为大于 0 的一个数值 ,而真实目标的频移变 化量为 0 ,因而雷达在进行目标回波检测时可设定 一个频移量门限值Δf 。当回波信号频移量大于Δf 时 ,则可判定为干扰信号 ,直接滤除。 　　　　　　　　　　　(下转第 32 页) 02 舰 船 电 子 对 抗 　　　 第 32 卷 　 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net τ = R - σV r (10) 式中 : R 为距离 ;σ为测距误差 ;V r 为相对速度。 如果舰载直升机位于编队舰载雷达的最大发现 距离上 ,则目标定位精度与舰载雷达和直升机载雷 达的定向、测距精度有关。当直升机飞到舰载雷达 最大距离以外时 ,在定位精度上 ,还应增加 2 . 5 %的 航线误差。 直升机线性搜索的运动界线 ,通常近似垂直于 敌编队可能运动的方向 ,距离我编队的最大距离为 : D = D d - dc + De (11) 式中 : dc 为机载雷达发现目标的距离 ; D d 为要求观 察系统的必须发现距离 ; De 为飞机巡逻过程中距离 敌编队的距离。 直升机巡逻过程中离敌编队的距离为 : De = L ·V tV 0 (12) 直升机巡逻区与编队巡逻区之间的距离为 : △R = L ·V 1V 0 (13) 式中 :V 1 为我编队的最大速度 ;V t 为敌目标运动速 度 ; L 为飞机巡逻区的长度 ;V 0 为飞机速度。 3 . 3 　利用舰载无人机实现远程对海观察 相对于舰载直升机而言 ,舰载无人机具有技术 简单、搭载数量多、作战方式灵活多样、出勤率高等 优点 ,并且无人机在目标指示区空中待机时 ,我编队 无需提供安全掩护 ,可短时间内进入敌编队防御纵 深进行侦察 ,为编队超视距导弹攻击提供引导。 考虑到利用信息进行目标识别以及无人机与目 标之间的相互关系 (如图 4 所示) ,编队发现目标的 界线距离可计算为 : Dn = D2T + D2C - 2 D T D ccosα (14) 式中 :α为无人机至编队和目标的方向夹角 ; D T 为 无人机与水面舰艇编队之间的距离 ; DC 为无人机至 目标之间的距离 ; Dn 为编队与目标之间的距离。 图 4 　利用舰载无人机实现远程对海观察 4 　结束语 水面舰艇编队面临敌远程海上力量的严重威 胁 ,构建编队远程对海观察体系对于编队发现并打 击敌目标具有重要的意义。本文通过分析影响远程 对海观察的主要因素和观察界限 ,提出了利用水面 舰艇突击群、舰载直升机、舰载无人机 3 种方式实现 编队远程对海观察。在复杂电磁环境下 ,编队远程 对海观察体系的构建需要多种侦察力量协同配合 , 对这一问题还需做进一步深入的研究。 参考文献 [1 ] 　郭万海 ,张海粟. 海上编队观察组织与指挥[ M ]. 北京 : 海潮出版社 ,2004. [2 ] 　雷厉. 侦察与监视 ———作战空间的千里眼和顺风耳 [ M ] . 北京 :国防工业出版社 ,2008. [3 ] 　曾华峰. 现代侦察监视技术 [ M ] . 北京 :国防工业出版 社 ,1999. [4 ] 　周希辰 ,华学增. 水面舰艇编队雷达探测网络研究 [J ] . 雷达与对抗 ,2000 (4) :128. 　　(上接第 20 页) 3 　结束语 DRFM 移频干扰是针对 L FM 脉冲压缩雷达等 一些新体制雷达所提出的新型干扰技术 ,由于干扰 信号与雷达发射信号具备较强的相干性 ,导致雷达 难以滤除此类干扰 ,本文从研究干扰信号与目标回 波信号参数的异同入手 ,然后根据信号参数的不同 之处 ,提取出真实目标回波信息 ,从而达到抗移频干 扰的目的。 参考文献 [1 ] 　王小念. 防空兵电子战概论 [ M ] . 郑州 :郑州防空兵指 挥学院 ,1999. [2 ] 　赵雪飞. PD 雷达抗距离2速度同步拖引干扰的频谱 [J ] . 雷达与对抗 ,2005 (3) :21224. [3 ] 　Foltz T M. A digital single sideband modulator for a digital radio f requency memory [ J ] . IEEE National Aerospace and Elect ronics Conference ,1989 (4) :47252. 23 舰 船 电 子 对 抗 　　　 第 32 卷 　 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net