基于DRFM的欺骗干扰仿真研究

文/张路左迪虎吕建铨

基于DRFM的欺骗干扰仿真研究

文/张路1左迪虎2吕建铨3

基于某设备的需求，本文开展了对基于数字射频存储器的雷达干扰技术进行分析和仿真，首先分析了基于数字射频存储的干扰设备的基本结构，对包括延时干扰、移频干扰等欺骗式干扰进行建模，并仿真验证干扰效果。

DRFM 欺骗干扰 延时干扰 移频干扰

1 引言

作为某设备的核心部件，本文研究的数字射频存储器在收集大量文献和相关资料的基础上，对基于数字射频存储器的雷达干扰技术进行分析和仿真，本文在研究干扰原理、储欺骗式干扰的基础上，距离欺骗干扰和速度欺骗干扰进行了建模，并仿真验证干扰效果。

2 基于DRFM的干扰设备的基本结构

基于DRFM的干扰设备是利用数字射频存储设备把拦截到的雷达信号存储到数字存储器中，通过适当的干扰调制产生干扰信号发送出去，干扰敌方雷达的检测和跟踪系统，使其响应大功率的假目标信号，从而对真正的目标无法进行准确的捕捉和测量，达到干扰目的。基于DRFM的干扰调制可分为模拟域调制与数字域调制，其区别在于进行干扰调制的设备和干扰加入方式的不同，下面分别进行介绍。

2.1 模拟域干扰调制

图1为进行模拟域干扰调制的干扰设备结构，包括收发天线、侦察接收设备、数字射频存储器、DSP、干扰调制器和功率合成与波束形成部分。大致的工作过程如下：侦察接收机在雷达辐射信号时，侦察接收雷达信号存入数字射频存储器中，通过所存储的数据对该雷达的相应信息进行分析，这些信息应包括雷达辐射源方位、雷达信号的各种参数和雷达的工作状态等。雷达信息由DSP处理，判断干扰的最佳方式。根据DSP的分析结果控制开关，从数字射频存储中读出高精度复制的信号，通过干扰调制器加以相应的最佳干扰调制，最后通过功率合成与波束形成网络和发射天线发射出去形成干扰信号，其中数字射频存储器工作于转发方式。

2.2 数字域干扰调制

图1：模拟域干扰调制设备

图2：数字域干扰调制设备

图2相比于模拟域调制的干扰设备，该干扰设备中没有模拟域中的干扰调制器，其干扰调制在数字射频存储器内部进行，即数字射频存储器在复制信号时，由其内部的干扰产生单元对存储的数字比特流进行数字调制，再经过DA转换和上变频后输出。这种情况下的数字射频存储器的输出信号就是在原雷达信号上加了干扰调制的干扰信号，最后经过功率合成与波束形成网络和发射天线发射出去。

图3：延时干扰

图4：距离拖引干扰

图5：多目标移频干扰

图6：移频干扰

3 欺骗式干扰建模与仿真

3.1 延时干扰

延时干扰是一种常见的距离欺骗干扰，通过对延迟时间的控制，能够输出各种距离不相同的欺骗假目标，同时再提高输出欺骗的信号功率，让真目标在功率上小于假目标，这样，因为敌方雷达的接收机更容易对大功率的假目标信号产生响应，就能使距离欺骗干扰起到预期的成效。

3.1.1 延时引起的距离假目标干扰

设接收机接收到的雷达发射信号为S（t），经过DRFM后再转发出去的假目标干扰信号为J（t），经过接收机匹配滤波器传递函数h（t）后输出的信号为y（t）。

在延时干扰中输入信号的形式为：

设线性调频信号经过脉压后的结果为s0（t），则：

因为h（t）是一个时不变的系统，所以：

可以看出转发干扰之后得到的脉压效果原则上与无干扰时的情况无异，仅为幅度提高了A倍，当t0<0时，假目标超前，t0>0时，假目标滞后。将掌握的雷达信号延时25us，再把幅度放大三倍，当原信号与干扰信号同时通过匹配滤波器后的输出如图3所示。

从图3中不难得出，假目标比真目标滞后了25us，说明干扰产生了效果，并在精确延时25us后转发了干扰信号，因为干扰信号的功率被放大了三倍，所以接收机接收到的假目标在幅度上盖过了真目标，假目标更容易被接收机误判为真实目标信号，进而实现欺骗干扰的目的。由于数字射频存储器具有长时间存储输入信号的特点，因此可以在雷达的脉冲间隔内按照脉冲复制方式制造若干和真实回波相干但延时不同的假目标，这样就可以使真目标在面对敌方雷达时更加安全。

3.1.2 延时距离拖引干扰

距离欺骗干扰包含距离假目标与距离拖引干扰，距离假目标可被看作距离拖引干扰的特殊表现，距离拖引干扰能够作用于不同测距体制的雷达系统上，其基本原理是周期性的把干扰假目标信号由真实目标位置逐步拖引至假目标位置，用来干扰敌方雷达距离跟踪波门。

依据雷达延时测距原理，把干扰信号在距离上的变化转化为在时延上的变化，得到：

从图4可以看出，在0.2ms开始拖引之前，干扰信号在信号形式上与目标信号完全相同，仅对目标信号实施了幅度放大，且干扰信号和目标信号相对于发射信号的时延也一样，大致13us，和目标距离相符，在0.2ms时开始拖引，干扰信号相对于目标信号的差异开始显现，在每个脉冲周期内干扰信号的时延相对于发射信号在逐步提高，由于目标信号和发射信号在时间上不变，所以干扰信号与目标信号在距离上渐渐拉大，可以看出，在1.6ms时，干扰信号的延时已经和回波信号拉开了相当大的距离，大致为25us，而此时回波信号的延时仅为大约13us，由于干扰信号在幅度上比发射信号放大了10倍，所以敌方雷达距离波门容易锁定在干扰信号上，而真实目标回波信号则被忽略，若此时关闭干扰机，则敌方雷达将由于距离门内没有信号而又回到搜索状态，此过程和理论分析时的过程基本一致。

3.2 移频干扰

移频干扰指的是把输入信号的载频向下或向上移动至期望的数值，令输入信号的频率为f0，通过移频调制后的输出频率为f0+fc，其中fc即为干扰移频，基于DRFM的干扰要求移频调制器调节范围为KHz量级。

基于DRFM的移频干扰的信号形式为：

就是在原信号s(t)的基础上乘上一个移频量。

依据FFT变换的法则，时域和频域的对应关系为：

在对线性调频信号实施移频干扰时，依据移频量的不同，能够引起速度干扰和距离干扰。

由于DRFM有长时间存储雷达信号的特性，因此能够同时产生频移量不同的干扰信号，使地方雷达更难以检测到真实目标，干扰如图5所示。

图5中蓝色线为真实目标信号，为了便于观察，移频量fd分别设为正向的0.1～0.4B和负向的0.1～0.4B，干扰信号将分别滞后和超前真实目标将幅度归一化之后，能够直观看出只要发射的若干个频移不同的大功率假目标信号之间的频移间隔足够小（控制在KHz量级），就可以将真实目标掩盖，这种情况下敌方雷达将更难以准确捕捉到真实目标信号，以此对真实目标提供更全面的保护。

我们对调制带宽B=40MHz的线性调频信号分别做正向移频和负向移频，同时把移频干扰信号的幅度放大三倍，雷达信号和移频干扰信号同时进入匹配滤波器后的输出如图6所示。

由图6能够得出，将目标信号分别正向移频干扰和负向移频1MHz后，干扰信号分别形成了滞后于真目标和超前于真目标的假目标干扰，而且因为对干扰信号能量放大了三倍，雷达接收机通常会响应能量更大的假目标信号，所以能够实施有效的距离假目标干扰。

4 结束语

本文研究了基于DRFM的欺骗性干扰方法，研究了延时干扰和移频干扰：经过延时后的LFM信号和匹配滤波器仍然是匹配的，所以延时干扰可产生高度逼真的距离欺骗，控制延时时间可以产生不同距离的假目标欺骗，也可以产生距离拖引干扰来扰乱雷达的距离跟踪波门；移频干扰根据移频量的大小可以形成速度欺骗干扰（KHz量级）或距离欺骗干扰（MHz量级）。控制移频量的线性变化也可以产生速度/距离拖引干扰，当移频量随机变化时，可以引起速度/距离跟踪波门的随机摆动。

[1]刘璐.对宽带Chirp信号的DRFM干扰技术研究[D].西安电子科技大学（硕士研究生学位论文）,2011.

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作者单位
1.空军预警学院 湖北省武汉市 430019
2.95174部队 湖北省武汉市 430019
3.94895部队湖 北省武汉市 430019

张路（1982-），男，硕士学位。讲师。主要研究方向为固态大功率合成、频率合成等。