一种基于间歇采样的重复转发干扰的建模及其仿真分析

谢 玲 职 晓 董洪亮

(西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

目前，多假目标干扰技术是雷达电子对抗领域研究比较热门的有源干扰技术。以前的多假目标干扰产生技术，一般采用多抽头声表面波延迟线法或软件计算方法来实现，但合成的多假目标有很多不足之处:假目标间的间隔固定有限、个数比较少、合成机理缺乏灵活性、实现系统往往还比较复杂、并且系统的处理时间也过长。基于存在上述不足，结合近年来数字射频存储(Digital Radio Frequency Memory DRFM)技术的发展状态:它可以多次重复转发其存储的采样信号，并且具有高保真的特性。基于此特性，本文提出了一种基于间歇采样的重复转发干扰模型，并对其干扰效果进行了仿真及其分析［1］。

1 重复转发干扰的工作原理与数学模型

重复转发干扰的工作过程是这样的:首先干扰机在截获到雷达发射信号后，迅速采样一小段信号样本，然后以既定的重复转发次数进行重复读出并发射出去;紧接着再继续采样下一小段信号样本，并按既定的重复转发次数读出并发射出去，如此循环重复上述过程，直到雷达脉冲时刻结束。如果在雷达脉冲结束时刻，最后一小段信号样本的转发次数还未达到既定的重复转发次数，则继续转发，直到发完为止。重复转发干扰的工作过程可以用图1所示的原理进行形象描述。图中所示的转发信号编码含义如下:第一位表示转发的是第几段采样信号，第二位表示该段信号被第几次转发，如转发信号3-2表示第3段采样信号被第2次转发［2］。

图1 重复转发干扰工作过程示意图

为了便于进行仿真分析，我们取雷达脉冲宽度T是间歇采样周期TS的整数倍，并取间歇采样周期TS是采样时长τ的整数倍，且转发时长Tr等于采样时长τ，即转发采样信号的全部样本;不难看出，对于整个雷达的接收过程而言，图1所示的重复转发干扰过程，其效果等效于图2所示的几个干扰过程的叠加。

图2 重复转发干扰原理示意图

如图2(a)所示，如果干扰机每次采样后只对采样信号进行一次转发，即只转发采样信号的1-1、2-1、3-1，则此时的干扰效果就等效于间歇采样占空比时的间歇采样转发干扰。为了便于分析，我们定义此时图2(a)所示的干扰为间歇采样后的第一次转发，它通过雷达脉冲压缩网络后的输出响应记为ys(t)，根据间歇采样转发干扰原理［2］，该输出由两部分组成:幅度最强的假目标我们称之为主假目标;其余幅度皆低于主假目标的假目标群，我们称之为次假目标群。

如图2(b)所示，我们可以将转发信号1-2、2-2、3-2理解为第二次间歇采样转发，是第一次转发后，延迟了转发时长Tr=τ后的再一次转发。它通过雷达脉冲压缩网络后的输出响应可以表示为ys(t-τ)。之后每重复转发一次，其干扰输出就是在前次干扰输出的基础上进行时间Tr=τ的延迟，一直重复上述过程，直到雷达脉冲结束。

设在一个间歇采样周期TS内，可以转发采样信号的最高次数为M，则M=TS/τ-1，因此，我们可以将总的干扰输出合成表示为:

2 对影响干扰效果的主要参数的分析

式(1)表明该干扰的合成输出实际上是ys(t)等间隔τ延拓了M次，因此，该干扰可以使雷达产生多个主假目标与多个次假目标群。其具体干扰效果与参数转发时间间隔Tr(Tr=τ)、间歇采样转发干扰中各假目标的宽度1/B以及各假目标间的分布间距Δt=T/TSB有关［2］，此处直接引用了文献［2］的推导结论，详细推导过程参见文献［2］153页的内容，由于推导过程复杂，限于篇幅，不在此列出。如果干扰参数满足τ≥2/B，则可以产生M个独立的主假目标，否则各主假目标间将相互混叠，其他次假目标间也会相混叠。如果干扰参数满足(M-1)τ＜Δt，则当前转发产生的主假目标不会与后续转发产生的次假目标间相混叠，且各次假目标间也不会混叠。综合一下，如果干扰参数满足式(2)的条件，则产生的所有的假目标都是独立的，即:

简化式(2)，可得:

解式(3)，可得:

一般情况下，干扰机在工作中都会满足τ≥2/B的条件，我们如取T=100μs，B=10MHz，可取 τ =1μs ＞ 2/B=0．2μs，则4．32μs，可取 TS=4μs，则 Δt=2．5μs，根据上面分析，所产生的干扰能使雷达产生-1=3个幅度相等、间隔为1μs的主假目标，我们称之为主假目标群，在主假目标群的左右两侧还将分别出现三个幅度相等、且幅度稍低于主假目标(未考虑目标旁瓣影响，下同)、间隔为1μs的一次假目标，我们称之为一次假目标群，同理，在左边一次假目标群的左侧、右边一次假目标群的右侧还将出现三个幅度相等、幅度低于次假目标群、间隔为1μs的二次假目标群，以此类推。

如果采样周期TS不满足式(4)，则所产生的主假目标群和次假目标群间将可能混叠，致使有些假目标的幅度出现了变化起伏。但当采样周期TS增大到一定程度，并使τ为Δt的整数倍时，我们可以发现所产生的假目标幅度不再是变化起伏的，这是由于前后几次转发所产生的主、次假目标间出现了相互重叠所致。如取TS=10μs，τ=1μs，则Δt=1μs=τ，M=9，其干扰效果为一个等幅度的主假目标群，在主假目标群的前后还会有幅度逐渐衰减的次假目标。

3 仿真实验与结果分析

仿真实验:我们根据图1所示的干扰工作过程原理图生成干扰信号。雷达仿真参数设置如下:发射信号为线性调频信号，带宽B=10MHz，脉宽T=100μs，采样频率fs=20MHz。干扰起始时刻从零开始，假设真目标出现在100μs处，即雷达脉冲结束时刻。间歇采样周期TS与采样时长τ随仿真实验的不同而变化，具体如下。

当仿真参数TS=4μs、τ=0．1μs时，仿真结果如图3所示。

对于图3的仿真结果，因为干扰参数不满足τ≥2/B的条件，所以生成的假目标间相互混叠严重，由图可知，干扰几乎覆盖了真目标前后100μs(其实比较强的覆盖范围是真目标前后50μs)，因此，重复转发干扰在这种情况下比较适合于自卫式压制干扰。

图3 TS=4μs、τ =0．1μs的仿真结果

当仿真参数TS=4μs、τ=1μs时，仿真结果如图4(放大图)所示。

图4 TS=4μs、τ=1μs的仿真结果

对于图4的仿真结果，因为各参数都能满足式(4)的条件，所以，生成了一个个独立的假目标群，理论上各个假目标群中的假目标幅度应该相等，而实际上各个假目标群中的假目标幅度出现差异，这是由于不同假目标间的旁瓣相叠加所致。由图可知，图中生成幅度较强的逼真假目标位于真目标的前后，因此，重复转发干扰在这种情况下应该适合于随队干扰［3］。

当仿真参数TS=5μs、τ=1μs时，仿真结果如图5(放大图)所示。

图5 TS=5μs、τ=1μs的仿真结果

对于图5的仿真结果，因为采样周期TS不满足式(4)，所以，生成的假目标群出现了幅度的起伏，而且在真目标前后都出现幅度较强的逼真假目标，但真目标前面出现的假目标相对后面的要少，因此，重复转发干扰在这种情况下更适合于随队干扰。

当仿真参数TS=10μs、τ=1μs时，仿真结果如图6(放大图)所示。

图6 TS=10μs、τ=1μs的仿真结果

对于图6的仿真结果，参数设置因为满足τ为Δt的整数倍，所以，产生的100μs以后的9个主假目标幅度几乎是相等的，出现差异的原因也是因为旁瓣相互叠加的影响［4］。从图中可以看出，生成的几个幅度较强的主假目标几乎全部出现在了真目标后，因此，重复转发干扰在这种情况下适合于随队干扰［5］。

4 结束语

对于重复转发干扰而言，DRFM通过直接对当前采样的信号进行重复性转发，而且在采样信号存取时，下次采样的信号可以直接覆盖前次采样的信号，因此，重复转发干扰对存储器容量的要求较低，其系统控制原理也相对简单。在实际应用中，我们可以通过控制干扰参数:间歇采样周期TS与采样时长τ的变化，来产生不同的干扰效果。所以，重复转发干扰是对付线性调频脉冲压缩雷达的一种新型有效干扰样式。

［1］赵惠昌，张淑宁.电子对抗理论与方法［M］.北京:国防工业出版社，2010.

［2］王雪松，肖顺平，冯德军等.现代雷达电子战系统建模与仿真［M］.北京:电子工业出版社，2010.

［3］ 赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安:西安电子科技大学出版社，1999.

［4］ 乔安哲.灵巧噪声干扰效能仿真研究［D］.西安:西安电子科技大学，2011.

［5］ 董洪亮，于悦，罗丁利.间歇采样转发干扰对脉冲压缩雷达的干扰效果分析［C］.2012年火力与指挥控制研究会学术年会，2012.