一种用于产生雷达目标及干扰信号的模拟系统

周 钧

(中国人民解放军92941部队5分队 辽宁 葫芦岛 125000)

0 引言

近十年来，随着信息技术的发展进步，电子战技术[1]也得以飞速发展，现代电子战装备呈现出高度集成化、综合化和智能化的发展趋势，可以在全空域、全频域和全时域产生高强度、多样式和有针对性的电子干扰，严重影响雷达等电子装备在实战环境下的作战能力。因此，准确地定量检验和评估雷达或导引头等电子装备在复杂电磁环境[2]下的作战能力显得非常必要，需要构建贴近实战的电子战场景，如远距离支援干扰、随队干扰[3]和自卫干扰场景等，并模拟产生各种电子战场景下的目标回波和干扰信号。本文介绍了雷达目标及干扰信号产生模拟系统的组成及功能、系统工作原理，并对系统的典型应用进行了举例说明。

1 系统介绍

1.1 系统功能及组成

雷达目标及干扰信号产生模拟系统采用近距离远场辐射模式，以应答方式模拟目标对雷达信号的反射过程，模拟产生目标雷达回波信号(飞机目标、巡航导弹、弹道导弹等)、杂波信号[4](地杂波、云/雨气象杂波、箔条杂波等)和有源电子干扰信号等，用于雷达或雷达导引头的系统联调、精度标校、模拟检飞以及设备在役使用期间的性能检查评估，也可用作反舰导弹飞行试验中的有源雷达诱饵系统。

雷达目标及干扰信号产生模拟系统主要由接收/发射天线、下变频、中频信号处理、上变频、频综以及系统控制等模块组成，其组成框图如图1所示。

接收天线和发射天线采用相同的天线组件，主要有收/发天线分置和收/发天线共用两种连接方式，分别对应收发同时工作模式和收发分时工作模式；下变频主要由限幅器、低噪声放大器、AGC、滤波器及混频器等设备组成；中频信号处理主要由高采样率AD、DA器件、高速FPGA器件、大容量动态存储器、高速双口静态存储器以及外围接口电路组成；上变频主要由滤波器、混频器和放大器等设备组成。

1.2 系统工作原理

雷达目标及干扰信号产生模拟系统的工作原理框图如图2所示。

系统工作时，接收天线接收被试雷达辐射信号并输出至下变频模块。下变频模块对输入信号进行限幅、滤波、AGC、低噪声放大和混频处理，AGC自动增益控制实现对输入信号的幅度测量跟踪，使得处于动态范围内不同功率电平的输入信号经下变频模块处理后，均能输出幅度相对稳定的中频信号至中频信号处理模块。中频信号处理模块对输入的中频信号进行采样、测幅、测频等处理，生成PDW送系统控制；同时，根据系统控制要求，对输入信号进行目标信号调制、杂波信号调制或干扰信号调制，并将调制后的数字信号经DA处理后输出至上变频。在上变频模块完成调制信号的滤波、混频和放大处理，输出射频信号至发射天线，对准被试雷达或雷达导引头辐射目标/杂波/干扰信号。系统控制模块主要完成系统的人-机交互控制，实现系统工作模式、工作参数的设置和下载，控制下属分系统有序、协同工作，并对系统工作参数和工作状态进行显示。

1.3 输出功率分析

假设被试雷达的发射功率为Pr，雷达天线增益为Gr，则目标回波功率为：

(1)

(1)式中Pr为被试雷达发射功率，Gr为被试雷达天线增益，σ为目标雷达截面积，Lr为雷达系统损耗。

本系统在距离被试雷达为Rs处模拟产生目标信号，被试雷达接收到的模拟目标信号功率为：

(2)

(2)式中Pst为本系统发射功率，Gs为本系统发射天线增益，Gr为被试雷达天线增益。

采用本系统模拟产生雷达目标回波信号时，应使得雷达接收的真实目标回波功率与模拟目标信号功率相等，即：Pi=Pi′，得到本系统产生雷达目标信号的有效辐射功率为：

(3)

另外，雷达目标回波功率具有一定的起伏特性。目标起伏类型一般可用Swelling Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ模型来描述[5]，本系统可根据模拟的目标类型进行相应的幅度调制。

本系统模拟产生干扰信号时，根据测定被试雷达天线口面干扰功率密度的方法来定量模拟实战环境下雷达接收到的干扰信号。

2 系统典型应用

2.1 远距离支援干扰场景构建

典型的远距离支援干扰作战场景态势如图3所示，电子战飞机挂载干扰吊舱在对方防区以外空域作椭圆形盘旋飞行，向突防阵地施放有源电子干扰，掩护己方机群编队向对方阵地突防。远距离支援干扰作战时，电子战飞机施放的干扰样式以阻塞式噪声干扰和扫频干扰式噪声干扰为主。

采用雷达目标及干扰信号产生模拟系统构建远距离支援干扰作战场景的设备布设如图4所示。三套模拟系统按试验规划布设在被试雷达阵地，其中，位于中间位置的模拟系统模拟产生突防机群编队的雷达目标信号，位于两侧的模拟系统则模拟产生实战场景中的电子战飞机施放的有源电子干扰信号。

某雷达在本系统构建的远距离支援干扰场景下对空中目标的探测威力如图5所示。图中由远至近3条曲线分别对应被试在无干扰、有干扰并采取反干扰措施和有干扰未采取反干扰措施状态下对空中目标的探测威力，定量测试和评估被试雷达的探测能力和反干扰能力。

2.2 随队干扰场景构建

典型的随队干扰作战场景态势如图6所示，电子战飞机挂载干扰吊舱伴随突防机群一起向对方阵地突防，突防过程中向对方阵地施放有源电子干扰，掩护己方机群编队向对方阵地突防。随队干扰作战时，电子战飞机施放的干扰样式因挂载的干扰吊舱而异，既可施放压制式噪声干扰，亦可施放欺骗式干扰。

采用雷达目标及干扰信号产生模拟系统构建随队干扰作战场景的设备布设如图7所示，两套模拟系统按试验规划布设在被试雷达阵地，其中一套模拟系统模拟产生突防机群编队的雷达目标信号，另外一套模拟系统则模拟产生实战场景中的电子战飞机施放的有源电子干扰信号，两套模拟系统相对被试雷达的方位夹角应小于被试雷达波束宽度。

采用雷达目标及干扰信号产生模拟系统除了可以构建上述典型的电子战场景外，通过合理的组合和布设，可以构建组合干扰、协同干扰等其他典型电子战场景。

另外，采用无人机挂载模拟系统的方式，模拟反舰导弹对海作战场景中的舷外雷达诱饵，如美、澳联合开发的“纳尔卡”(Nulka)Mk 234悬停火箭有源雷达诱饵、英国的“海妖”(Siren)伞降有源雷达诱饵、美国海军研制的“急切”(Eager)空中系留无人机诱饵和飞行雷达目标(FLYRT)无人机诱饵等[6]，为反舰导弹飞行试验提供舷外有源雷达诱饵干扰信号。

3 结束语

本系统采用高速高性能的信号处理架构和软件无线电技术，是一个标准化、开放式的平台，具有很强的功能拓展能力，适应于各种体制雷达和导引头，模拟产生试验所需的各种雷达目标信号、杂波信号和干扰信号。系统采用小型化设计，适应地面架设、无人机挂载等多种使用方式，通过合理的规划布设，逼真构建远距离支援干扰、随队干扰等各种贴近实战的电子战场景，定量测试和评估被试雷达和导引头的探测性能和反干扰性能，将为武器系统在复杂电磁环境下的作战能力检验和提升发挥重要作用。