HPM對偽碼脈沖無線電引信的壓制干擾效應仿真

熊波1，曾鑫2，衛(wèi)永平3
（1.海軍航空工程學院兵器科學與技術系，山東煙臺264001；2.海軍參謀部，北京100071；3.淮海工業(yè)集團有限公司，山西長治046012）

為了對高功率微波作用于偽碼脈沖無線電引信的干擾效果進行分析，建立了引信信號處理模型并進行了計算機仿真。仿真結果表明，在頻率對準的情況下，當HPM進入引信距離門對回波信號造成壓制時，由于HPM的信號頻帶較寬，覆蓋了多普勒濾波器帶寬，多普勒濾波器的輸出信號幅度仍可達到啟動門限電平，壓制干擾無效。關鍵詞：高功率微波；偽碼脈沖無線電引信；計算機仿真

利用強電磁脈沖干擾或毀傷電子設備是近年來發(fā)展起來的有效電磁干擾手段。高功率微波（HPM）通常指輻射頻率在1～300 GHz范圍內，脈沖功率在GW級以上的微波脈沖。從殺傷機理上看，HPM具有“軟”、“硬”殺傷能力［1-6］。HPM的軟、硬殺傷功能與照射到目標上的功率密度有關，照射到目標上的微波功率密度較小時，起到“軟”殺傷作用；微波功率密度較大時，可使金屬目標的表面產生很強的感應電流，燒毀電路中的電子元器件，起到“硬”殺傷作用［7-13］。

無線電引信是防空彈藥的關鍵組成部分，一旦失效或產生誤啟動，整個彈藥就無法達到毀傷目的。因此，研究強電磁脈沖對導彈無線電引信的作用效應對攻防雙方都具有非常重要的意義。從前期進行的HPM輻照試驗來看，HPM很難對引信電路造成“硬”殺傷［14-17］。對無線電引信造成“軟”殺傷的可能情況不外乎2種：一種是實施壓制干擾，使其失效；另一種是實施欺騙干擾，使其誤啟動，造成早炸。本文只對第一種情況進行研究，即壓制干擾時，HPM脈沖能否使引信失效。

1　偽碼脈沖無線電引信工作原理

引信采用偽碼調相脈沖無線電引信，引信信號處理流程如圖1所示［18］。

m序列的自相關函數(shù)為雙值自相關函數(shù)［18］：

式（1）中：τ為延遲時間；t0為碼元寬度；P為m序列周期；K=0，1，2，…。

圖1　引信信號處理模型Fig.1 Fuse signal processing model

偽碼引信的相關器只是對相位調制進行了解碼，并沒有求取m序列的自相關函數(shù)。這是由于相關器處理完成以后的信號理論上為多普勒頻率調制的脈沖序列，經過多普勒濾波器可取出多普勒頻率包絡曲線，其頻域能量集中在一條譜線上。如果解碼錯誤或出現(xiàn)干擾信號，則頻域能量不能完全集中到一條譜線上。從另一個角度來說，相關函數(shù)的FFT對應信號的能量譜［19］。

慣性時間電路可等效為圖2的單刀雙擲開關［20］。

圖2　慣性時間電路示意圖Fig.2 Schematic diagram of the inertia time circuit

當輸入信號Ui為正脈沖時，開關1接通，信號通過R1對電容C充電，電容C上的電壓響應為：

當輸入信號Ui為負脈沖時，開關2接通，電容C通過R2放電，輸出電壓Uo響應為：

為了防止大脈沖造成引信誤啟動，充電時間常數(shù)τ1和放電時間常數(shù)τ2都遠大于信號脈沖寬度，并且滿足τ1?τ2。

2　HPM對偽碼脈沖無線電引信的壓制干擾效應仿真分析

在Matlab中建立仿真模型，參數(shù)分別為：信號電平為As=0.01 V，脈沖寬度為τs=10 ns，脈沖重頻為fp=10 MHz，信號占空比為1∶10，回波信號多普勒頻率為 fd=250 MHz，無線電引信前置放大器增益為10dB，限幅放大器增益為30dB，限幅電平為10 V，多普勒濾波器帶寬為125～375 kHz，慣性時間電路充電時間常數(shù)為1.4ms，放電時間常數(shù)為280ms，載頻為1 GHz，采樣頻率4 GHz，HPM脈沖電平AJ=0.1 V，脈沖寬度τJ=5 ns，脈沖重頻 fJ=10 MHz，載頻對準引信頻率。壓制干擾前后信號如圖3所示。經過混頻、前置放大、相關器解碼輸出信號如圖4所示。

圖3　壓制干擾前后信號Fig.3 Signal before and behind suppression

圖4　壓制前后信號解碼Fig.4 Decoded signal before and behind suppression

從圖4可以看出，壓制前的回波信號經過m序列相關解碼后，其包絡為標準的正弦信號。HPM信號經過m序列相關后，結果是對其進行m序列調相。

壓制前后信號經多普勒濾波器濾波輸出結果如圖5所示。從圖5可以看出，壓制前的濾波信號為標準的正弦信號，壓制后的輸出則是不規(guī)則的波形，且電平幅度較高。對圖5的濾波輸出信號進行FFT（Fast Fourier Transform），其結果如圖6所示。

圖5　壓制前后信號濾波輸出Fig.5 Filtered signal before and behind suppression

圖6　壓制前后濾波輸出信號頻譜Fig.6 Frequency spectrum of the filtered signal before and behind suppression

從圖6可以看出，壓制前后的信號經過多普勒濾波器后頻譜都集中在歸一化另頻附近，壓制后譜線能量較高，這與圖5的結果是吻合的。對頻譜進行局部放大后結果如圖7所示。

圖7　壓制前后信號頻譜局部放大Fig.7 Partly gained frequency spectrum of the signal before and behind suppression

從圖7可以看出，壓制前后的信號頻譜略有區(qū)別，壓制前的信號為一條標準的譜線，而壓制后的頻譜則更寬一些。

經過慣性時間電路后積分輸出結果如圖8所示。從圖8可以看出，經過慣性電路進行積分輸出，HPM壓制后的信號能量比壓制前高，說明壓制后引信輸出仍然可以達到啟動門限電平，壓制干擾無效。

圖8　壓制前后積分輸出Fig.8 Integral output of the signal before and behind suppression

3　仿真結果分析

從仿真可以看出，頻率對準的HPM脈沖進入偽碼脈沖無線電引信的距離門以后，由于HPM脈沖沒有經過m序列調相，在采用m序列解碼后，HPM脈沖的相位分布是偽隨機的，沒有完整的多普勒頻率包絡曲線。但由于偽碼脈沖無線電引信的多普勒濾波器帶寬很窄，而HPM脈沖的頻譜完全覆蓋了多普勒濾波器的頻帶寬度，所以在經過多普勒濾波器后仍然有比較大的信號輸出，通過慣性電路輸出后，引信可以正常啟動，壓制干擾無效。

4　結論

本文通過計算機仿真分析了HPM對偽碼脈沖無線電引信實施壓制干擾的效果。研究了在HPM脈沖與無線電引信頻率對準，并且能夠進入無線電引信距離門的情況下引信接收機的輸出響應。從仿真結果來看，HPM脈沖不能對偽碼脈沖無線電引信造成有效壓制，說明采用HPM脈沖對偽碼脈沖無線電引信實施壓制干擾是不可行的。

對無線電引信實施電磁干擾目的有2個：一是采用壓制干擾，使其失效；一是采用欺騙干擾，使其誤啟動，造成早炸。本文只研究了壓制干擾的情況，HPM脈沖能否通過欺騙干擾造成引信誤啟動，則是下一步要研究的問題。

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Barrage Jamming Effect Simulation of HPM with Pulse Radio Fuse Phase-Modulated by M Series

XIONG Bo1，ZENG Xin2，WEI Yongping3
（1.Department of Ordnance Science and Technology，NAAU，Yantai Shandong 264001，China；2.Commander Department of the Navy，Beijing 100071，China；3.Huihai Industry Co.，Ltd，Changzhi Shanxi 040612，China）

For analysis of HPM jamming effect to pulse radio fuse phase-modulated by m series，its signal processing model was established for computer simulation.The simulation result showed that，under the conditions of frequency consistence，if HPM pulse got into the distance gate and suppressed the echo signal，it could cover the Doppler filter by its wide frequency band.Thus the output of Doppler filter also could achieve the threshold level，the barrage jamming had no effect.

high power microwave；pulse radio fuse phase-modulated by m series；computer simulation

TJ434.1

A

1673-1522（2016）05-0529-04

10.7682/j.issn.1673-1522.2016.05.006

2016-05-08；

2016-06-22

熊波（1975-），男，副教授，博士。