基于光纤延时的多域复合雷达干扰方法

付博超，李 培

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏 扬州 225101)

0 引 言

随着电子对抗技术的发展，雷达信号在接收的时候采用脉冲压缩处理，具有很强的抗干扰性能。传统的噪声干扰因无法获得脉冲压缩的处理增益，故无法对相关雷达造成有效干扰[1]。对线性调频信号的干扰样式目前已有很多研究，其中的方法包括：对其进行调频、调幅干扰，利用数字射频储存器(DRFM)进行全脉冲转发、间歇采样转发干扰等等[2]。通常在干扰的中心频率附近发射多个与真实目标回波相似的频率，干扰雷达的测距精度和距离分辨力。在时域结构上对干扰信号进行处理，干扰雷达的测速精度和速度分辨力。常用的DRFM技术是目前针对射频信号储存比较有效的措施，其缺点是无法同时确保获取宽的瞬时带宽和大的动态范围，因而采用可解决该问题的光学手段。对于微波和毫米波调制信号，光电信号处理具有高时间带宽积的特征，可利用光纤对干扰信号的时域结构进行重构。本文提出一种基于光纤延时的多域复合噪声干扰方法，并通过仿真进行论证。

1 线性调频(LFM)信号

1.1 LFM波形

LFM信号是一种广泛采用的脉冲压缩雷达发射信号，可提高雷达对抗非相干干扰能力，提高测距精度和距离分辨力。

通常，LFM信号表示为：

(1)

将式(1)中的up-chirp信号重写为：

s(t)=S(t)ej2πf0t

(2)

式中：S(t)是信号s(t)的复包络：

(3)

由傅里叶变换性质，S(t)与s(t)具有相同的幅频特性，中心频率不同。因此，在后续仿真时，只需考虑S(t)即可。

1.2 LFM匹配滤波

线性调频脉冲信号s(t)的匹配滤波器的时域脉冲响应为：

h(t)=s*(t0-t)

(4)

为便于理论分析，令t0=0，则：

h(t)=s*(-t)

(5)

将式(1)代入式(5)得：

(6)

为方便分析，令式(6)中A=1，s(t)经过系统h(t)得到s0(t)：

(7)

式(7)即为LFM脉冲信号经过匹配滤波h(t)得到的固定载频f0的输出信号。

固定移频的干扰信号为：

(8)

固定频移的干扰信号经过脉冲压缩后的输出为：

(9)

该式为一个具有辛克(sinc)包络的单载频信号。

2 间歇采样转发干扰原理

在目前的电子战中，天线收发分时模式被广泛运用。间歇采样转发干扰是指干扰机在接收到LFM信号后，对LFM信号进行采样和转发，采样和转发周期性进行，工作模式与天线收发分时模式相符，间歇采样转发干扰原理可以广泛运用到各种干扰模式上。

假设接收到的雷达信号样式如下：

(10)

fs=f0+Kt

(11)

(12)

采样后得到信号：

s1(t)=p(t)·s(t)

(13)

3 光纤延时

对于微波和毫米波调制信号，光电信号处理具有高时间带宽积的特征，可利用光纤对干扰信号的时域结构进行重构。光学射频存储(PRFM)结构如图1所示。

图1 PRFM结构框图

激光光源发射出的连续光波经输入的雷达脉冲信号电光调制之后，进入到光循环延迟线回路。该延迟部分系统结构主要由光耦合器、光开关以及光纤所构成。调制光信号以极低的损耗在回路中循环，达到设定的延迟时间后，通过回路输出端的高速光学开关控制光信号输出，输出的光信号为经延迟后的脉冲调制信号。

4 线性调频仿真

仿真试验的参数设置如下：时宽τ=20 μs,带宽B=5 MHz，频率f1=100 MHz。噪声信号为服从均匀标准正态分布的高斯噪声，则仿真结果如图2和图3所示。

图2 信号时域图

图3 噪声信号图

卷积得到信号如图4和图5所示。

图4 干扰信号图

图5 干扰效果示意图

LFM线性调频信号为：

(14)

其中假设回波信号为：

(15)

对J(t)进行傅里叶变换得到：

(16)

该信号经过线性调频匹配滤波后的输出为：

(17)

5 干扰系统仿真设计

5.1 干扰仿真

设置频率参数为fj0=-10 MHz，移频后的频率为fj1=20 MHz。频率变化范围B=20 MHz。对其进行仿真，仿真结果如图6和图7所示。

图6 fj0移频效果时域图

图7 fj1移频效果时域图

5.2 基于光纤延时的多域复合噪声干扰系统设计

5.2.1 原理框图

设计上采用收发分时天线来分配时域上的资源。接收到的雷达信号经线性调频后，通过间歇性采样进行时域上的处理，经脉压网络后，进行频域上的处理。处理后的信号再次进入光纤环路中进行调制。通过光纤延时等处理方法得到预计的干扰信号样式。

5.2.2 干扰效果仿真

设置仿真参数fj0=15 MHz，其他参数不变，经图8的干扰系统处理后，得到信号样式如图9和图10所示。对系统产生的干扰信号通过光纤进行不同程度的延时，对目标进行干扰。

图8 光纤延时系统原理框图

图9 延时干扰效果图

图10 超前干扰效果图

通过仿真可知，该方法产生的干扰样式有欺骗干扰的效果。

6 结束语

用光纤延时的方法代替传统的延时方法对干扰信号进行再次处理，得到的干扰信号具有欺骗干扰的效果。未来电子战中，光学技术与电子技术的组合应用会成为电子战系统应用中的重要手段。