基于DRFM循环转发的脉冲多普勒引信干扰研究

隋 鉴,李国林,尹洪伟

(海军航空工程学院,山东烟台 264001)



基于DRFM循环转发的脉冲多普勒引信干扰研究

隋 鉴,李国林,尹洪伟

(海军航空工程学院,山东烟台 264001)

为了对抗具有强抗干扰能力的脉冲多普勒引信,通过分析脉冲多普勒引信的基本工作原理,确定了有效干扰脉冲多普勒引信的基本条件,在此基础之上,提出了基于DRFM的循环转发干扰以实现对脉冲多普勒引信的欺骗干扰。为了验证该方法的有效性,设计了仿真实验,仿真结果表明该方法产生的干扰信号满足有效干扰脉冲多普勒引信的基本条件,基于DRFM的循环转发干扰能够有效干扰脉冲多普勒引信。

脉冲多普勒;引信;DRFM;干扰

0 引言

脉冲多普勒引信[1-2]具有脉冲和连续波两种体制引信的优点,既可获得距离信息和锐截止的距离特性,又可获得速度信息,使之具有对抗地、海杂波和背景干扰能力及良好的低空作战性能,在低平均功率情况下,可获得高峰值功率的发射脉冲,使之具有对抗扫频干扰能力[3],所以在各种导弹引信系统中得到了广泛应用,如“蝮蛇”防空导弹、AIM-120中程空空导弹等均采用了脉冲多普勒体制引信[4]。

为了在现代战争中有效完成各种作战任务必须借助于完善的电子战系统,因此,如何对无线电引信进行有效干扰是电子对抗研究的一项重要内容[5]。文中以如何对脉冲多普勒引信进行有效欺骗干扰为重点,分析了成功干扰脉冲多普勒引信的条件,提出了基于数字射频存储器(DRFM)的循环转发干扰的方法,并对其进行了仿真验证。

1 脉冲多普勒引信基本工作原理

脉冲多普勒引信是应用多普勒效应工作的一种脉冲体制引信。脉冲多普勒引信按信号处理相干检测方式可分为[6]:脉冲对脉冲相干检测的脉冲多普勒引信和脉冲对连续被相干检测的脉冲多普勒引信,其基本工作原理类似。下面以脉冲对连续被相干检测的脉冲多普勒引信为例研究其工作原理,其基本组成如图1所示。

2 脉冲多普勒引信有效干扰条件

引信干扰的最佳效果是对其进行欺骗式干扰使其早炸,通过对脉冲多普勒引信工作过程的分析,对其进行有效干扰时,干扰信号必须满足以下条件:一是保证干扰信号能够进入引信接收机的频带,即对载频有一定的要求;二是要求干扰信号同引信的发射信号是相干的,这样进入接收机的干扰信号才能经混频

器变频产生多普勒信号,使检出的多普勒信号满足引信启动的要求;三是对干扰信号在时域有一定的要求,即要求接收的干扰信号必须落在距离门内,否则能量再大引信也不会启动,即引信接收的干扰信号的延迟时间满足如下条件:kT+τd1≤τj≤kT+τd2,其中,k∈N,T为引信脉冲重复周期,τd1、τd2为引信距离门的最小和最大延迟时间;四是信号能量应大于接收机灵敏度。在引信对抗时,载频和能量要求一般较易满足。对干扰方载频和能量要求较易满足,因此,如何使干扰信号进入距离门并获得相干处理增益是设计干扰信号的重点。

图1 脉冲多普勒引信原理框图

3 基于DRFM的循环转发干扰

由脉冲多普勒引信的有效干扰条件可知,一般转发干扰或噪声干扰对脉冲多普勒引信干扰难以奏效,若要有效干扰脉冲多普勒引信,必须对干扰信号的延时进行精确控制并保持相参。针对此要求,提出了基于DRFM的循环转发干扰以对抗脉冲多普勒引信。DRFM可以实现射频信号的相参复制存储及转发,存储的信号可以重复多次读出而不会影响信号的保真度,具有干扰样式的多样性和控制的灵活性等优点[7-8]。DRFM已成为现代电子对抗系统的重要组成部分。其基本结构如图2所示。

图2 DRFM基本结构图

3.1 工作原理

干扰系统在接收到引信反射信号后,对其采样存储后,按照设定程序重复读出当前存储的信号并对存储信号进行循环转发,直至接收到新的引信信号并对存储的采样信号进行更新,然后对更新的采样信号进行循环转发,重复上述过程。这样可以在引信的距离波门延时未知的情况下,利用脉冲多普勒引信的距离模糊保证干扰信号能够进入引信的距离门,且由于DRFM可以对信号进行相参复制,各次存储的信号间是相参的,因此,进入距离门的干扰信号是相参的,能够获得脉冲多普勒引信的相参处理增益。下面就干扰过程进行理论分析。

假设脉冲多普勒引信发射信号为:

(1)

式中:

不考虑相对运动引入的初始相位,干扰机接收到的引信信号为:

(2)

干扰机在接收到引信发射信号后,经过与系统本振混频下变频至基带后,经A/D采样存储后按程序设定进行读取,经D/A后并上变频转发输出。因此,引信接收到的干扰信号可以表示为:

(3)

为了使干扰进入距离波门,需对干扰机接收的信号进行循环转发,因此,达到引信接收端的信号可以表示为:

(4)

接收的回波信号经过与本振信号混频后的输出为:

(5)

式中：φn是由不同延时引起的常数相位因子,对多普勒信号的提取没有影响。

由式(5)可以看出经引信相干解调的信号为不同延时的多普勒信号调幅的脉冲信号的叠加,因此,经循环延时的干扰信号只要有一次延时能进入引信的距离波门,则可以输出经距离门采样的多普勒信号,经多普勒信号处理后可以提取多普勒信息。当多普勒信号满足引信要求时便可对引信形成欺骗干扰。

3.2 仿真分析

为验证基于DRFM的循环转发干扰能够有效干扰脉冲多普勒引信,设计了仿真实验对其进行验证。仿真参数如下:脉冲多普勒引信的弹目相对运动引起的多普勒频率为40 kHz,脉冲宽度为40 ns,脉冲重复周期为500 ns,引信作用距离为10 m。

到达引信接收端的干扰信号时域与频域波形如图3、图4所示。由仿真结果可以看出,干扰信号同理论分析结果相同,且带宽与引信发射信号匹配,能够进入引信的接收频带。满足脉冲多普勒引信有效干扰条件的载频要求。

图3 引信接收的干扰信号的波形图

图4 引信接收干扰信号的频谱

干扰信号经相干解调并通过距离选通电路后输出信号波形如图5所示。由仿真结果可以看出,引信对干扰信号能够正确相干解调,且只有符合距离延时要求的干扰信号被选通,因此,符合之前的分析无论干扰能量多大,只有进入引信预置的距离门才能形成干扰,引信对引信预置距离之外的信号没有响应输出。

图5 经相干解调和距离选通后输出的干扰信号波形

经距离选通和多普勒滤波器组对引信接收的干扰信号处理后的距离延时-多普勒二维谱如图6所示。从仿真结果可知,干扰信号在引信预置的作用距离相对应的延时和多普勒频率处有足够输出,说明干扰信号能够突破引信的距离选通,且获得引信的相干处理增益,满足脉冲多普勒引信的距离和速度选择要求,只要保证足够的干扰能量就能对引信形成有效干扰,因此,基于DRFM的循环转发干扰是对抗脉冲多普勒引信的有效方法。

图6 干扰信号作用下的距离延时-多普勒二维谱

4 结论

由于脉冲多普勒引信具有抗转发干扰和噪声干扰的特性,在分析脉冲多普勒引信的有效干扰条件的基础上,采用了基于DRFM的循环转发干扰对脉冲多普勒引信进行干扰时,该方法能够在距离和速度上对脉冲多普勒引信产生欺骗干扰效果。仿真实验验证了脉冲多普勒引信有效干扰条件是判断干扰是否有效的基本条件,基于DRFM的循环转发干扰是对脉冲多普勒引信进行欺骗干扰的有效手段。

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Research on Circular-repeater Jamming Based on Digital Radio Frequency Memory Countering Pulse Doppler Fuze

SUI Jian,LI Guolin,YIN Hongwei

(Naval Aeronautical and Astronautical University, Shandong Yantai 264001, China)

In order to counter PD fuze with excellent anti-jamming performance, the basic working principle was analyzed. on the basis of the analysis, essential conditions of jamming PD fuze were determined. Based on the essential conditions, the circular-repeater jamming technique based on digital radio frequency memory (DRFM) was presented in order to jam PD fuze. In order to verify effectiveness of the approach, simulation was designed. The results of simulation demonstrate that the jamming signal based on this technique could satisfy the essential conditions, and the circular-repeater jamming technique based on DRFM countering PD fuze is valid.

pulse Doppler; fuze; DRFM; jamming

2014-01-09

国家自然科学基金(61002006)资助

隋鉴(1983-),男,山东龙口人,助理工程师,博士研究生,研究方向:电子对抗。

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