金珊珊，王春陽，馮存前，田 波

（空軍工程大學(xué)，西安 710051）

0 引 言

電子對(duì)抗技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位隨著各種軍事技術(shù)的發(fā)展變得日益重要。作為現(xiàn)代防空體系的核心傳感器，雷達(dá)的干擾與抗干擾技術(shù)始終是各國最熱門的研究課題。

現(xiàn)代新型雷達(dá)普遍采用了相參脈沖、脈沖壓縮等發(fā)射信號(hào)形式，具有時(shí)寬大、帶寬大等特點(diǎn)，并且在接收機(jī)里面使用相參接收技術(shù)，極大地抑制了雜波干擾和非相參干擾，增大了傳統(tǒng)壓制干擾和欺騙式干擾對(duì)其產(chǎn)生顯著干擾的難度。作為一種新的干擾信號(hào)形式，靈巧干擾是通過對(duì)雷達(dá)信號(hào)的脈內(nèi)特征進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生的，可以有效對(duì)抗雷達(dá)新體制和新技術(shù)，因此受到了廣泛的關(guān)注和研究。

D.C.施萊赫在其1999年出版的《信息時(shí)代電子戰(zhàn)》一書中首次提出“靈巧干擾”的概念［1］：“靈巧干擾同時(shí)具有壓制干擾和欺騙式干擾的特點(diǎn)，干擾通過在雷達(dá)中心頻率附近發(fā)射許多在時(shí)域上與真實(shí)目標(biāo)回波重疊，并且覆蓋住目標(biāo)回波噪聲的猝發(fā)脈沖來實(shí)現(xiàn)。雖然這種干擾波形沒有真正的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)的全部效果，但是由于其了解的敵雷達(dá)信息比真正的噪聲干擾機(jī)多，因而與真正的噪聲干擾機(jī)相比，它能夠更好地利用干擾能量，而且不易被旁瓣取消（SLC）和旁瓣消隱（SLB）抗干擾技術(shù)影響?！?/p>

在施萊赫提出靈巧干擾的概念之后，國內(nèi)外許多學(xué)者都對(duì)這一概念進(jìn)行了研究，目前的研究主要集中在干擾實(shí)現(xiàn)方法［2-3］、干擾效果分析［4-5］、對(duì)抗方法研究［6-7］等方面。本文就近年來靈巧干擾領(lǐng)域的研究做一探討。

1 靈巧噪聲信號(hào)的產(chǎn)生和分類

靈巧噪聲信號(hào)與雷達(dá)發(fā)射波形相匹配，在雷達(dá)的匹配濾波器中能夠產(chǎn)生較好的響應(yīng)輸出，同時(shí)具有一定的隨機(jī)性，加大了雷達(dá)檢測的難度，具有良好的干擾性能。靈巧干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)與雷達(dá)發(fā)射波形的匹配。在當(dāng)前技術(shù)條件下，主要通過以下2種方法產(chǎn)生靈巧干擾信號(hào)：

（1）直接數(shù)字合成（DDS）；

（2）利用射頻存儲(chǔ)器（DRFM）存儲(chǔ)雷達(dá)信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制［8］。

這2種方法都可以用于產(chǎn)生靈巧干擾信號(hào)，但實(shí)際中，由于DDS技術(shù)需要較多的情報(bào)支援，因此當(dāng)前對(duì)靈巧干擾信號(hào)產(chǎn)生方法的研究大部分是基于DRFM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

DRFM是把輸入的敵方雷達(dá)信號(hào)變成相應(yīng)的數(shù)字量，保存在數(shù)字寄存器中，并根據(jù)雷達(dá)信號(hào)的形式，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的處理，以產(chǎn)生與雷達(dá)發(fā)射波形相匹配的干擾波形，然后再調(diào)制為射頻發(fā)射信號(hào)發(fā)射出去。典型的基于DRFM的卷積調(diào)制靈巧噪聲干擾機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 一種基于DRFM的靈巧噪聲干擾原理圖

在近年的研究中，通過DRFM技術(shù)的應(yīng)用，研究者們提出了許多產(chǎn)生靈巧噪聲干擾信號(hào)的方法［9-10］。

1.1 基于噪聲調(diào)制的靈巧噪聲干擾技術(shù)

這種方法將噪聲信號(hào)與DRFM復(fù)制的雷達(dá)脈沖信號(hào)進(jìn)行卷積或者乘積調(diào)制。此時(shí)，干擾信號(hào)可以獲得目標(biāo)雷達(dá)匹配濾波器的處理增益，并且使雷達(dá)的旁瓣對(duì)消和旁瓣消隱抗干擾技術(shù)失效。其原理為：

（1）卷積調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生原理：白噪聲n0（t）經(jīng)帶通濾波器H1（t）濾波，形成窄帶白噪聲n1（t），再經(jīng)H2（t）變換后形成復(fù)信號(hào)n2（t），即為所求的調(diào)制信號(hào)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

（2）乘積調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生原理：白噪聲n0（t）經(jīng)過變換，成為具有隨機(jī)相位的余弦信號(hào)n3（t），n3（t）經(jīng)帶通濾波器H3（t）濾波后形成窄帶噪聲n4（t），即為所求的調(diào)制信號(hào)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

假設(shè)雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)為si（t），干擾源與雷達(dá)間的距離為R，目標(biāo)散射面積為σ，則目標(biāo)的響應(yīng)函數(shù)為：

式中：tr＝2R／c?；夭ㄐ盘?hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

干擾信號(hào)Jr（t）可分為卷積調(diào)制和乘積調(diào)制，其表達(dá)式分別為：

回波信號(hào)與干擾信號(hào)同時(shí)進(jìn)入接收機(jī)，經(jīng)過脈沖壓縮后，其卷積調(diào)制和乘積調(diào)制分別為：

其干擾效果是在雷達(dá)顯示器上產(chǎn)生大量的隨機(jī)假目標(biāo)，覆蓋真實(shí)目標(biāo)回波，使雷達(dá)無法有效檢測，達(dá)到一種類似“壓制”的效果。這些假目標(biāo)的位置和幅度與調(diào)制噪聲有關(guān)，可以通過選擇噪聲的參數(shù)來控制假目標(biāo)的幅度和出現(xiàn)的位置。

1.2 基于時(shí)頻域信號(hào)復(fù)制的靈巧干擾技術(shù)

這種干擾的實(shí)現(xiàn)是通過對(duì)雷達(dá)信號(hào)在時(shí)域和頻域進(jìn)行部分采樣并進(jìn)行一定的處理后形成干擾信號(hào)發(fā)射出去，這些處理包括延時(shí)、移頻、采樣轉(zhuǎn)發(fā)等?；谶@種原理形成靈巧干擾的方法有：基于移頻的密集假目標(biāo)干擾、脈沖前沿復(fù)制干擾、時(shí)域采樣干擾等。

（1）基于移頻的密集假目標(biāo)干擾

這種干擾的實(shí)現(xiàn)是將接收到的雷達(dá)信號(hào)頻率存儲(chǔ)在DRFM全脈沖（含脈內(nèi)調(diào)制信息）中，通過相關(guān)算法對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊祁l、調(diào)制，而后進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)。這種干擾信號(hào)被雷達(dá)接收機(jī)接收后，可在真實(shí)目標(biāo)的前后形成若干個(gè)虛假目標(biāo)和干擾信號(hào)。由于經(jīng)過多次復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)可形成大量的假目標(biāo)，從而破壞或擾亂了雷達(dá)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的檢測、識(shí)別和跟蹤，達(dá)到了良好的干擾效果。

（2）脈沖前沿復(fù)制干擾

脈沖前沿復(fù)制干擾巧妙地利用了脈沖壓縮雷達(dá)信號(hào)處理的脈壓時(shí)延特性，將窄帶噪聲調(diào)制到假目標(biāo)上，實(shí)時(shí)破壞了回波信號(hào)的匹配接收。通過快速引導(dǎo)數(shù)字射頻存儲(chǔ)器連續(xù)復(fù)制雷達(dá)信號(hào)的前沿，并將其循環(huán)輸出，或者根據(jù)需要在復(fù)制的前沿信號(hào)上調(diào)制與雷達(dá)信號(hào)具有相同帶寬的噪聲信號(hào)，使干擾信號(hào)在時(shí)域上快速跟上雷達(dá)回波，實(shí)現(xiàn)了快速瞄準(zhǔn)噪聲干擾的效果。

（3）時(shí)域采樣干擾

時(shí)域采樣干擾形式是根據(jù)采樣定理，在雷達(dá)信號(hào)的脈沖時(shí)間內(nèi)采樣并轉(zhuǎn)發(fā)。由于轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)與原始雷達(dá)信號(hào)具有較強(qiáng)的相關(guān)性，所以可獲得較大的匹配濾波增益，而且由于是采樣干擾，不需要存儲(chǔ)全部的雷達(dá)波形信息，所以，這種干擾樣式產(chǎn)生的假目標(biāo)相對(duì)真實(shí)目標(biāo)延時(shí)較小，有較好的干擾效果。根據(jù)采樣方式的不同，時(shí)域采樣干擾形式分為脈內(nèi)等間隔采樣、脈內(nèi)參差采樣、脈內(nèi)隨機(jī)采樣。其中脈內(nèi)隨機(jī)采樣的干擾效果更為接近噪聲，形成一種梳狀干擾的效果。

1.3 基于信號(hào)合成的梳狀譜干擾

為了對(duì)線性調(diào)頻超寬帶雷達(dá)進(jìn)行干擾，文獻(xiàn)［12］提出了一種梳狀譜干擾技術(shù)。這種干擾技術(shù)的思想是集中干擾信號(hào)功率，對(duì)頻域內(nèi)的幾個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)干擾，從而破壞雷達(dá)回波信號(hào)與參考信號(hào)的相關(guān)性，使雷達(dá)在相關(guān)處理中出現(xiàn)更多的旁瓣。其實(shí)現(xiàn)方式是在超寬帶（UWB）雷達(dá)工作的頻段內(nèi)加入具有梳狀頻譜的干擾信號(hào)。當(dāng)干擾信號(hào)達(dá)到一定程度時(shí)，匹配濾波處理就無法反映目標(biāo)的位置信息和反射系數(shù)特性。

其信號(hào)表達(dá)形式為：

這種干擾方式通過在超寬帶雷達(dá)的頻譜范圍內(nèi)形成多根譜線，覆蓋真實(shí)的目標(biāo)回波。由于現(xiàn)代的超寬帶線性調(diào)頻雷達(dá)能夠有效地抑制點(diǎn)頻干擾信號(hào)，在實(shí)際應(yīng)用中，梳狀譜干擾信號(hào)很可能被雷達(dá)作為多個(gè)點(diǎn)頻干擾信號(hào)抑制掉。為了避免出現(xiàn)這種情況，可以采用隨機(jī)的梳狀譜信號(hào)作為干擾信號(hào)。即從雷達(dá)的工作帶寬中隨機(jī)選取若干個(gè)頻率點(diǎn)，合成梳狀譜信號(hào)，實(shí)現(xiàn)靈巧噪聲干擾。

這種干擾形式與脈內(nèi)隨機(jī)采樣干擾形式的區(qū)別在于脈內(nèi)隨機(jī)采樣干擾的采樣信號(hào)是幅度和時(shí)間隨機(jī)的信號(hào)，并且是通過對(duì)雷達(dá)信號(hào)采樣獲得梳狀干擾的效果，而這里的梳狀譜信號(hào)則是根據(jù)雷達(dá)的工作頻帶選擇相應(yīng)的梳狀頻譜分布以獲得對(duì)真實(shí)目標(biāo)回波的靈巧干擾效果。

2 對(duì)抗靈巧噪聲的方法

靈巧噪聲干擾作為一種新型的干擾，針對(duì)的就是現(xiàn)代雷達(dá)采用的新的信號(hào)樣式，因此傳統(tǒng)的抗干擾方法尚無法有效對(duì)抗靈巧噪聲干擾，但是國內(nèi)許多相關(guān)的研究人員通過分析靈巧噪聲干擾的原理，提出了一些針對(duì)性的對(duì)抗方法。

2.1 發(fā)射驗(yàn)證信號(hào)剔除靈巧噪聲干擾

發(fā)射驗(yàn)證信號(hào)剔除靈巧干擾方法的原理流程如圖2所示。根據(jù)雷達(dá)檢測的混有靈巧干擾的目標(biāo)參數(shù)，發(fā)射1個(gè)驗(yàn)證信號(hào)對(duì)空域中的目標(biāo)進(jìn)行逐個(gè)的驗(yàn)證，如果驗(yàn)證信號(hào)能在設(shè)定的［t1，t2］時(shí)間內(nèi)收到，則判定為真實(shí)目標(biāo)，進(jìn)行顯示，然后繼續(xù)下一個(gè)目標(biāo)驗(yàn)證；否則為假目標(biāo)，進(jìn)行剔除，繼續(xù)下一個(gè)目標(biāo)驗(yàn)證［13］。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于認(rèn)證信號(hào)不會(huì)被干擾。通過分析這種方法的原理發(fā)現(xiàn)，這種方法抗干擾的優(yōu)越性在于驗(yàn)證的目標(biāo)對(duì)于干擾機(jī)來說是未知的，使干擾機(jī)所采用的基于DRFM的靈巧干擾無法有針對(duì)性地控制所產(chǎn)生的脈內(nèi)假目標(biāo)，導(dǎo)致干擾失效。但當(dāng)靈巧干擾機(jī)利用噪聲調(diào)制產(chǎn)生干擾信號(hào)時(shí)，干擾信號(hào)會(huì)在雷達(dá)目標(biāo)回波附近產(chǎn)生大量隨機(jī)假目標(biāo)，當(dāng)假目標(biāo)對(duì)目標(biāo)回波的覆蓋達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使這種方法的工作時(shí)間大大增加，從而失去實(shí)時(shí)性，不能真正有效地對(duì)抗靈巧噪聲干擾。此外，靈巧噪聲會(huì)使雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測出現(xiàn)困難，而這種方法則是在雷達(dá)檢測出目標(biāo)之后進(jìn)行處理，因此其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值有待檢驗(yàn)。

圖2 剔除靈巧噪聲干擾方法示意圖

2.2 利用波形識(shí)別技術(shù)剔除靈巧噪聲干擾產(chǎn)生的假目標(biāo)

這種方法的原理是：靈巧噪聲干擾是利用DRFM對(duì)雷達(dá)信號(hào)的采樣進(jìn)行復(fù)制，而真實(shí)的雷達(dá)回波則是雷達(dá)信號(hào)經(jīng)目標(biāo)散射而形成的，二者的產(chǎn)生原理不同，所以存在波形上的差別，利用這一點(diǎn)來區(qū)分干擾信號(hào)與真實(shí)回波。

（1）兩者在時(shí)域的區(qū)別［14］

（a）脈沖波前后沿坡度差別

DRFM產(chǎn)生的脈沖信號(hào)前后沿較陡，而真實(shí)的雷達(dá)回波是經(jīng)過多點(diǎn)反射后疊加形成的，因此其前后沿較平緩。

（b）脈沖頂部分層差別

通過電調(diào)衰減模擬出來的DRFM信號(hào)產(chǎn)生的脈沖頂部分層是均勻、平直的；而在實(shí)際的反射過程中，目標(biāo)的反射面存在不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，使得其分層表現(xiàn)出隨機(jī)性。

（c）脈沖底部封口現(xiàn)象

受接收前端電磁環(huán)境和干擾機(jī)設(shè)計(jì)水平的限制，DRFM信號(hào)會(huì)出現(xiàn)脈沖底部封口現(xiàn)象，即漏脈沖現(xiàn)象，而真實(shí)回波信號(hào)則沒有。

（2）兩者在頻域的區(qū)別

（a）雜散信號(hào)

由于實(shí)際噪聲干擾的抽樣函數(shù)通常采用矩形窄脈沖，因而在對(duì)抽樣值進(jìn)行階梯量化的過程中，會(huì)在頻域引入量化的雜散信號(hào)。

（b）寄生信號(hào)

抽樣方法的采用會(huì)形成1組間隔為抽樣頻率fc的信號(hào)。受帶寬影響，在實(shí)施噪聲干擾時(shí)，干擾機(jī)很難徹底濾除基帶附近的寄生信號(hào)。因此，通過檢測信號(hào)中是否存在寄生信號(hào)可以來識(shí)別噪聲。

（c）調(diào)幅信號(hào)

當(dāng)采樣頻率與雷達(dá)信號(hào)頻率不滿足整數(shù)倍關(guān)系時(shí)，在符合采樣定理的條件下，恢復(fù)出的信號(hào)仍會(huì)出現(xiàn)差拍調(diào)幅現(xiàn)象，并且會(huì)隨采樣頻率和雷達(dá)信號(hào)頻率發(fā)生變化。

文獻(xiàn)［14］將靈巧噪聲干擾信號(hào)與真實(shí)雷達(dá)回波信號(hào)在時(shí)域和頻域進(jìn)行了對(duì)比，如圖3和圖4。

圖3 靈巧干擾信號(hào)

圖4 靈巧干擾信號(hào)與真實(shí)雷達(dá)回波信號(hào)頻域波形區(qū)別

這種方法提供了一種鑒別靈巧噪聲干擾的依據(jù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，如何利用上述差別對(duì)靈巧噪聲進(jìn)行剔除是一個(gè)需要繼續(xù)研究的問題，而且隨著干擾強(qiáng)度的增加，這種鑒別方法的難度逐漸加大。

3 結(jié)束語

靈巧干擾是一種新型的干擾樣式，對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)的新技術(shù)和新體制具有較好的干擾效果。本文分析了當(dāng)前靈巧噪聲干擾的形成方法、靈巧噪聲干擾的種類，并對(duì)每種干擾形式進(jìn)行了分析，最后總結(jié)了當(dāng)前電子對(duì)抗領(lǐng)域所提出的對(duì)抗靈巧干擾的方法，對(duì)今后的研究具有一定的指導(dǎo)意義。

但是，應(yīng)該看到，對(duì)雷達(dá)的靈巧干擾技術(shù)不斷發(fā)展，但相應(yīng)的對(duì)抗措施卻呈現(xiàn)出一定的滯后性，這是下一步研究的重點(diǎn)。

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