基于搜索警戒雷达对抗技术的实现

文/程曦

雷达对抗主要是利用接收天线、信号处理设备、测向天线等，在“接收信号-判断-测量频率与数据-定位”的整个流程中完成侦查任务。由于在搜索实践中会遇到诸多干扰与阻碍因素，因而需要采取一些较有针对性的对抗技术。比如，在有源设备方面一般以噪声压制方式解决使对方无法检测到有用信号的问题，在无源设备方面主要利用具备散射电磁波包络金属箔条等物质加以实现。

1 搜索警戒雷达对抗硬件平台设计

图1：系统组成原理框图

确定设计的搜索警戒雷达硬件设备主要应用于无人机机载后，结合当前DRFM系统，从主要的未知雷达侦察、目标雷达欺骗及干扰三项功能出发，分解出实现所需要处理的问题主要集中于基带与射频两个方面，从而按照系统架构思路将硬件平台结构划分成基带处理与射频两大部分进行设计处理，如图1所示。

以基带处理部分为例，在母板构成中，包括电源模块、中频处理模块、接收控制模块等单元模块，外接硬件以天线为准。其中电源模块的主电源采用开关控制，待机电源以电池组件为准。中频处理模块采用DRFM基带，并以其为中心串连在一起的各个部分，包括接点源、接收支路、发射支路、T/R组件等组成接收控制，最后将T/R组件连接到天线。DRFM基带各部分的连接接口分别采用数模转换与数字频率合成及模数转换接口。其中，参考输入由DDS与射频部分，以及基带部分时钟分布模块联合提供；输出方面采用多普勒基准。由于基带处理方面包括了控制与建模和数字接口，分别采用ARM和FPGA实现。射频结构方面的设计处理，是通过频综（提供时钟，基准为100MHz）、变频器（S波段转为中频信号）、功率控制模块（AGC、低噪放）三个方面的功能控制实现，可以使射频与中频完成连接并起到辅助DRFM基带的作用。

2 硬件平台的软件测试及实现

根据设计原理，用Altium软件绘制电路版图，如图2所示，选用酚醛树脂类纸质基板FR-1Grade板材加工PCB，板材厚度：1.2mm；层数：十四层；尺寸：184mm×107mm，硬件实物如图3所示。

针对搜索警戒雷达的DRFM系统及其对抗原理，进行以下几方面测试：

（1）基带部分高速采样情况的测试，以ADC测试及其样本为准。具体为：信号源E4438C—50MHz，0dBm正弦波—DRFM基带部分（ADC-FPGA）—JTAG—PC（ILA核显示）。

（2）数据恢复功能方面的测试，以DAC测试及DAC数据为准。具体以DRFM基带部分的DAC-FPGA分别向示波器/频谱仪、PC时序分析进行连接测试，实现方法是利用DAC恢复模拟由FPGA中DDS核形成的数字信号（正弦波信号10MHz）。

（3）各自单独完成测试后，将ADC与DAC二者联合，进行直通模式下的联合测试。具体测试是通过两个接口之间的转换完成，即先采样ADC信号源波形，再转换接口后利用DAC将其恢复。方案为数据时钟（156.25MHz） ——ADC(4路 通 道 )——Data[95：0]+Data_clk——FIFO——MUX——DAC——OUT，其中，FIFO、MUX、DAC由Read_clk共同连接。

（4）雷达对抗参数控制问题，选择飞控测试法，地面站设备模块采用422接口连接形成数据链路。

（5）采用多普勒测试方法解决DDS输出频率问题。其中，设计的是400MHz的DDS系统工作频率，按照输出频率=系统工作频率×频率控制字/232，计算可知多普勒频率在50KHz范围以内。但是，当上变频放大多普勒频偏时，如放大数据为7倍，则射频频偏与多普勒频偏应该满足350Hz、50Hz。因此，在实际测试中应用了频率变化方案，主要是运用频率控制字加以调节，按照100MHz，0dBm基准测试后，输出频率改变的前提下输出信号也发生了变化，信噪比大约为70dB，如图4所示。

图2：Altium设计图

图3：硬件实物图

图4：DDS频率输出测试

以上测试结果表明：在DRFM系统结构中，能够通过基带处理与射频处理完成针对中频信号及其变频机功率的调整，满足对于搜索警戒雷达对抗需求的基本目标，这也为雷达搜索、欺骗、干扰提供了真实有效的前提条件。另外，通过对测试结果的分析，本次研究采用过零测频算法对设计方案进行了优化，优化后的仿真数据表明测频精度能够获得提升；而且，在应用多相滤波器后测量输出脉冲信号频率，分辨率能够达到152.25KHz，信号存储容量也得到了有效压缩，有效的将FPGA资源量占比控制在了31%左右的范围之内。在实验室模拟中成功后，这一设计方案获得了应用实践，将其作为无人机机载匹配设备进行现实操作验证，证实搜索雷达在适用的频段（L或S），集合高效的脉冲组信号类型与频率稳固的匀速机械扫描功能，加上其雷达欺骗所需的空间分集方法，根本上能够保证其自身达到对抗与警戒目的。

3 结束语

任何一项技术的应用都是为了达到其明确目标，搜索警戒雷达及其技术的应用也不例外。虽然通过无人机机载在大范围、全方位探测实践，验证了它对搜索目标进行先导识别、获取数据，并判断敌机威胁程度等功能。但依然可以继续优化，比如，以单天线为例，今后可以从单站转移到对多站组网的尝试；再如，可从目标雷达转移到多目标雷达对抗尝试等。从搜索警戒雷达对抗技术应用向高效用转化角度分析，未来它与其它搭载设备连合的可能性依然存在，因而也为其优化带来了新的具体方向。