（信号与信息处理专业论文）战场信息干扰模拟器.pdf

硕 j 一 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 abs tract 仆isp 邢 姆 r foc比 祀 5 佣a s 户 沈 ifi c in te rfe e si mula t o r p r oj ect. itemp h 韶 isonthe 幻 刀 0 ki nd ofj a 。 ” 刀 刃 ng m ode l : th ea c t l ve 们 n a s ki ngj a n lr n in gandthe dec eptio n j 田 n r n i ng. t h e n o i s e m od川 ated j a n l n l l 飞i s m ai 川 y d i sc usse din th e a c t i v e mas k i n g j ammi n g m o d e 1 . t h e 山c e p t i o n访 v o l v es the d i s 加 口 c edec e p t i o nj a n ln 飞 ing andthe d i s l a n c e 一 姐g l edec e pt io n 山 川 1 1 in g ， a n d al sosi mul a1 le s the s in gl e m o v 哩 de c e p t i o nj别 m 旧 刀 n g . asam p 】e j aznm i ngs i m u 】 at or公 沁 以s p 戈 i alr a d ali s d e s i gne d 阴d r eal l z e d i n 面s p a 户 汀 on t h e fo如dat l o n oftb e s 血 n u l at o r sc he伽 d e m o 正 右 at iotl t h e 加 灯 d w are d 代 uit isd es i gned 即dthe sy引 七 mo f s in gl e fixed妞g eto r m ul ti 一 fi x e dtazg eti s re al i z e dandexperi m e nte氏 i nvo lvin g 坛 犷 d ware胡d so ft w 别 限t 五 e acti 姆mas k i 呜j alnln in g sy s 沈 misai sor e al i z e d in this p a 例 沈 thi s sam p l e j amm in g s i mul ator 几 以 y r 已 司 泳 the 丘 切 c t i o n o f s 加u l atingth e s in gi e fi x ed t 肛 g eto r m u lt i 一 fi x e d t 别 电 etd 民 e p ti o n j aznm i ng; 明d the 丘 m c ti o n o f noi sej 司 旧 r n i n g is al s o 代 a l 泳d ， w 场 c hc anm ake th e 怕 d arl o s in g the abi 1 ityo f d i sc o v e ringthe 如e targ et . the suc优55 细 d e s i gning o f the j a n u 力 i ngs y s 妞 功can e 刊 恤 m c e th e abili tyo f di s p 0 s l n g the r a d 盯 j a n lr n in g，andbett er加p ro v i n gthe tr ai 叨gle vel . t h esazn p lej a n li 刀 i ng s 汕ul atoris v 目 i date dinthe expen m e n 仁andh a sa衅介 屁 山 l etrainjn ge ffect . thes 汕ul atorhas achi e ved th e ant i c i p a t 司e 伟 戈 l k e y w o rds:dec epti on t r a c ks i mu l a t i o n j a n u n i n g ，act i v e m as ki n gj a ll u n l n g ，s c m， s i m u l at or， 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知， 在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人己经发表或 公布过的 研究成果， 也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。 与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已 在论文 中作了明确的说明。 研究生签名:年月日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门 或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内 容。 对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名:年月日 硕 ! : 论文战 场 信 息 十 扰 模 拟 器 1绪论 在和平与发展的年代， 电子战无时无刻不在进行。 电子干扰是电子对抗的重要组 成部分之一， 它是阻止或破坏敌方电磁信息的获取、 传输和利用的重要措施， 是进攻 性电子战的“ 软杀伤” 手段。 电 子干扰是有意识的发射、 转发或反射特定性能的电磁 波，以 扰乱、 欺骗和压制敌方军事电子信息系统和武器制导控制系统， 使其不能正常 工作。 ， ， ，课题的提出 雷达对抗是现今电子对抗的主要方式之一。 提高本国的雷达抗干扰能力可以 提高 战争胜利的成本。 只有加强对雷达干扰的研究， 才能提高雷达的抗干扰能力。 这也是 研究雷达干扰的意义所在。 在和平时期， 从战术训练的角度来研究雷达干扰技术有着特殊的意义. 由于现实 训练环境中雷达信号少， 且多数雷达信号被保护， 不可以实施侦察、干扰训练， 我军 基层部队对雷达对抗的训练得不到发展， 主要表现在侦察训练没有目 标.目 前， 内地 部队雷达对抗训练只能利用地域空间有限的民航、 气象等民用雷达或附近友军的雷达 辐射信号， 训练范围窄，内容有限， 干扰训练根本无法运行。由于缺少必要的干扰训 练， 一旦发生军 事冲突， 我军 将 在雷 达对抗中处 于劣势 111 1. 部队不可能在敌方实施干扰的情况下才开始训练己方部队抗干扰的应变能力， 这 就需要在平时没有敌方干扰的 情况下创造出 战场上的电 磁干扰环境供部队训练之用。 为了 满足部队基层雷达站或其他场合官兵训练需求， 帮助官兵提高雷达抗干扰的 应变能力， 本文设计了 适合部队基层官兵使用的信息干扰模拟器. 该模拟器工作时放 置于雷达附近， 可以产生各种干扰信号千扰雷达的正常工作。 通过这些干扰措施的实 施， 可以提高官兵对雷达千扰信号的识别和判断能力。 随着雷达抗千扰技术的不断发 展， 出现了一些新的干扰技术， 如何使部队官兵迅速适应新的干扰模式是摆在我们面 前的一个重要问题， 加强对干扰模拟方面的研究具有重要的现实意义。 1 . 2雷达干扰概述 雷达干扰是破坏和扰乱敌方雷达、 检测我方目 标信息的战术技术措施的统称， 主 要采用无线电的方法， 通过辐射或散 射干扰信号进入雷达接收机， 破坏和扰乱敌方雷 达的正常工作。 1 .2. ，雷达千扰种类 目 前雷达干扰方式的分类方法很多， 按照干扰能量的来源来分， 可以分为有源干 扰和无源干扰; 按照干扰的人为因素可以分为有意干扰和无意干扰; 按照干扰信号作 i 硕 卜 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 用的原理分，可以分为压制式干扰和欺骗性干扰。雷达干扰分类可参照图1 .2 . 1 . 厂lse、1，we.jeseses七 制式干扰 有源千扰 编式干扰 有惫干扰 射频噪声千扰 嗓声调幅千扰 嗓声调频干扰 距离欺骗千扰 角度欺编干扰 速度欺骗千扰 假 目标干扰 雷达干扰 压 制 式 干 扰 无源干扰 欺 编 式 干 扰 箱条走廊千扰 箔条区域干扰 反雷达伪装 雷达诱饵等 自 然界干扰 无愈干 扰1 卜 人为干扰 图1 .2. 1 雷达千扰分类 按照雷达信号的作用原理区分， 干扰可以 分为压制式干扰和欺骗式干扰。 压制式 干扰是指在雷达接收机中干扰背景与目 标回波叠加在一起， 使雷达难以从中检测目 标 信息。 任何一部雷达都有外部噪声和内部噪声， 雷达对目 标的检测是在这些噪声中进 行的， 其检测又是基于一定的概率准则的。 一般来说，如果目标信号能量5 与噪声能 量n相比( 信噪比s/n) ， 超过检 测门 限， 则 可以 保 证在一定 虚誉概率的 条 拌 下达到 一定的检测概率 ( 称为可发现目 标) ，否则便认为不可发现目 标。 压制式干扰就是使 强 干 扰功 率 进 入 雷 达 接 收 机， 尽 可能 降 低 信 噪比 s/ n， 造 成 雷 达 对目 标 检 测的 困 难. 欺骗性干扰是指雷达接收机中干扰信号与目 标回波信号难以区分， 以假乱真， 使 雷达不能正确地检测目 标信息. 它的主要特点是以“ 欺骗方式” 工作， 把接收到的雷 达信号经过处理以后再发射回去以掩蔽真实的信号。 所以， 欺骗性干扰机只有收到雷 达信号后才能发射干扰信号. 雷达干扰一直是国内外研究的重点内容. 它的研究水平直接影响着一国的国防科 研水平。 在第二次世界大战中， 雷达己 得到广泛的应用。 二战后期， 盟军首次综合运 用电子战， 盟军采用了 通信欺骗、 有源干扰和无源于扰等多种手段， 使电 子战进入了 新的阶段。 二战后， 局部战争也不断， 雷达的 装备开发了 许多新体制， 抗干扰能力更 强， 同 样高 水平的干扰技术对雷达产生的影响也是致命的。 多频段、 多体制的雷达组 网， 使干扰也必须不变换频段、 多种类的组网。 在国内， 为了应对日 益发展的雷达抗 干扰技术， 也已 经开展了对雷达的干扰技术的 研究， 各个部队都开始加强了 对雷达干 硕 l 论文战 场 信 息 千 扰 揍 拟 器 扰技术的研究和训练，已经取得了很大的 进步。 1 ， 2. 2雷达干扰系统 实现干扰机对雷达的有效干扰， 干扰机必须具有以下几个条件: (1)频率上、 方向 上、极化上对准;(2)足够的干扰信号强度; (3)有效的干扰调制信号样式。 下面简单介绍几种雷达干扰机的组成， 通过对其原理的分析可以有助于我们设计 干扰模拟器的系统。 雷达干扰机就原理来说有两种基本体制:引导式干扰机和回答式干扰机. (1) 引导式干扰机 它的特点是其频率、 方向、 干扰样式都始终由 侦察机来导引， 其自 身带有压控射 频振荡器 ( v c o ) ，干扰信号主要来源于自 身的v c o ， 而一旦完成引导就可以主动发 出干扰。 所以它主要由 三个部分组成: 侦察接收设备、 引导控制设备和干扰发射设备. 其侦察接收设备完成信号的截获、 测频、 测向和信号分析， 然后通过引导控制设备使 干扰发射设备产生有效的干扰调制并在频率上、 方向上对准雷达。 干扰发射设备产生 强功率的干扰信号和所需要的干扰调制样式。图 1 . 2. 2 为引导式干扰机的原理框图。 雷达信号千扰信 号 侦察天线 千扰天线 参数 图1 .2 2引导式干扰机原理图 ( 幻回答式干扰 回答式干扰机发射的干扰信号受雷达信号的触发而产生， 即它的的工作方式是每 收到一个雷达脉冲才能发射一个干扰信号，也成为被动式干扰。 回答式干扰机从其射频系统的工作原理可以分为三种形式: 转发回答式、 应答回 答式和双模回答式。 转发回答式干扰机将接收到的雷达射频脉冲放大( 或储频后放大) 并进行千扰调 制之后再发射回去。原理框图参见图 1 .2. 3 .接收天线收到雷达信号后，一路将射频 信号经电 压放大后送至射频功率放大器， 一路将射频信号检波之后用于千扰控制， 以 便以 所需的千扰样式加至功率放大器对射频信号进行调制， 然后经发射天线发射出 去。 干扰机的接收天线和发射天线的指向一致， 保证了干扰在方向上的一致. 这种转 发式干扰设备简单、 体积小、 重量轻、 操作方便， 适用于各种欺骗性干扰， 使用较为 硕 丁 论文战 场 信 息 十 扰 模 拟 器 广泛。 雷达信号千扰信号 羹 篷 类 鬓 图1 .2 3转发回答式干扰机原理框图 应答回答式干扰机， 或者 称为振荡回答式干扰机， 实际是工作在回答式工作状态 的快速引导式干扰机。原理框图见图 1 2. 4 ，它的射频系统包括一个瞬时测频接收机 和一个快速调谐的振荡式发射机. 接收机对雷达信号瞬时测频并将压控振荡器调谐到 雷达频率上， 保证干扰信号的频率瞄准。 这种应答回答式干扰机设备比较复杂， 频率 瞄准误差较大，但它的储频时间长，可以实现的干扰调制样式多。 雷达信号 千扰信号 璧 篷 美 鬓 图1 2. 4应答式回答式干扰机原理图 双模回答式干扰机是上面两种系统的结合。 为了适应现代战争中日 益复杂的电子 环境， 回答式干扰机应当具有脉冲千扰和连续波干扰两种工作模式， 即既可进行欺骗 式干扰， 又可实施压制式干扰。 所以 双模干扰机是回答式干扰机合理的技术发展方向。 1 . 3论文的主要工作 雷达干扰系统的研究领域众多。 本论文在研究雷达干扰理论的基础上， 设计了针 对某型雷达的干扰模拟器， 用于部队官兵的雷达抗干扰训练等场合。 本论文具体工作 内容有: (l) 在分析有源压制干扰方式的基础上，重点讨论了 噪声调频压制干扰， 进行了 系统的设计， 分析了 干扰信号的产生和影响干扰效果的因素， 论证了压制干扰模拟干 扰的方案，实现了噪声调频压制干扰和三角波扫频压制干扰。 4 硕 卜 论文战 场 信 息 + 扰 模 拟 器 (2 ) 研究了 欺骗性干扰系统，包括单目 标、多目 标固定和移动欺骗信号的产生系 统原理， 设计实现了单目 标、 多目标固定欺骗信号的产生方案， 完成了软硬件的设计 和制作。 论文中对单目 标移动欺骗信号的航迹生成进行了分析和仿真， 为下一步在样 机上实现欺骗信号的移动建立了理论基础. (3 ) 针对具体雷达参数，设计了 压控振荡电 路、 低噪声放大器、 功率放大电 路等 射频电路，设计了微波开关和检波器的实现方案，对系统指标进行了分配。 (4) 设计了和研制了干扰模拟系统的原理样机，完成了原理样机的组装调试，进 行了实际干扰实验，达到了预期的设计效果。 硕 卜 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 2压制式干扰 本章主要讨论压制式干扰的原理、干扰信号的数学模型等。 2.，压制式干扰概述 压制式干扰就是用噪声或类似噪声的干扰信号压制或湮没有用的信号， 阻止雷达 检测目标信息。 噪声干扰作为一种通用性很强的干扰措施一直得到广泛的应用， 这是因为任何雷 达都有内部噪声， 任何雷达接收机都无论采取什么手段都无法消除内部噪声， 所以雷 达接收机内部的噪声一直是影响雷达探测能力的一个重要因素。 因此只要使外部噪声 干扰信号进入雷达接收机， 同时使得该噪声干扰信号有着与内部噪声相似的特性， 则 雷达无法将其去除出去。 噪声干扰还有一个重要的 优点就是需要了解敌方雷达的信息 很少， 噪声干扰机不需要详细了解雷达的信号特征和处理信号的环节， 只需要知道雷 达的工作频率， 千扰设备比 较简单。 一般来说，噪声干扰信号的选取必须满足下面三个条件: (l ) 容易得到足够大的功率; (2 ) 千扰频谱足够宽: (3 ) 难以 抗千扰的时间 特性。 通常我们选择具有正态分布的噪声作为噪声干扰信号，这是因为: (1 ) 雷达接收机内 部噪声服从正态分布，外部正态噪声进入接收机内部后不容易 被识别并消除; (2 )许多实际的噪声源是正态分布的，易得到正态分布的噪声: (3 ) 从信息论的角度来看，正态分布的噪声具有最大的压制式嫡。 压制式干扰按干扰信号频谱宽度相对于被干扰的接收机带宽的比值关系， 可以分 为阻塞式干扰、瞄准式干扰和扫频式干扰.图2 . 1 . 1 为压制式干扰的几种方式。 (l)阻 塞 式 千 扰 干 扰 频 谱 宽 度 鱿远 大 于 雷 达 接 收 机 的 带 宽 鳞 阻 塞 式 干 扰 可 以同时干扰波段内的几部不同工作频率的雷达， 也能干扰频率分集雷达、 频率捷变雷 达和多部工作频率不同的雷达. 由 于频谱宽度较宽， 只需要雷达工作频率范围的信息， 设备简单。 阻塞式干扰的缺点就是干扰功率密度低， 因而要求干扰机具有很大的功率。 (2)瞄 准 式 干 扰 干 扰 频 谱 带 宽 鱿大 于 雷 达 接 收 机 带 宽 鱿， 但 和 接 收 机 带 宽 同 一 数 量 级 。 采 用 瞄 准 式 干 扰 必 须 首 先 测 得 雷 达 信 号 频 率 关 ， 然 后 把 干 扰 机 频 率 不 调 整 到 雷 达 的 频 率 上 ， 保 证 以 较 窄 的 带 宽 鱿搜 盖 鳞， 这 一 过 程 称 为 频 率 引 导 。 瞄 准 式 硕 卜 论文战 场 信 息 十 优 模 拟 器 干 扰的主要 优点是 在鱿范围内 的 干 扰 功率 强， 能量 集中， 是 压制干扰的 首 选方 式， 缺点是对频率引导的要求较高。 (3) 扫频式干扰。扫频式干扰具有窄的瞬时干扰带宽，其干扰频带能在宽的频率 范围内快速而连续的调谐。 扫频干扰可以 对雷达造成周期性间断的强干扰， 也能干扰 频率分集雷达、频率捷变雷达和多部不同工作频率的雷达。 瞄准式 ，雷达频带 斗 /、 干抚带宽 ;，!-不 .。.。-厂 :.， . /.: 飞 f，人 :，jj .-、k- 1，-。门， 阻塞式 ;，. . 了厂 扫 频 式 .月 ，. . .l ，:. . /1，.二 r.，.;lx.t.二 _厂 卜 1扫频范围 图2 . 1 . 1 压制式干扰分类 压制式干扰按照干扰信号的样式不同可以分为非调制波干扰和调制波干扰两大 类.调制波千扰又根据调制信号和调制方式的不同，形成很多种干扰信号样式。 (1) 非调制波干扰，是指未经调制的 干扰信号。包括射频噪声干扰等。 (2 ) 调制波干扰，是指在射频振荡上进行了 千扰调制后所产生的信号，包括噪声 调制信号、脉冲调制信号、三角波调制信号、锯齿波调制信号等等。 射频噪声干扰是直接将正态噪声放大和发射出去用以干扰雷达， 它的嫡最大， 压 制式最好， 但它的平均功率远低于峰值功率， 同时微波器件产生的噪声功率电 平太低 ( 微瓦级) ， 难以 对其作微波功率放大， 所以 难以 得到较大的干扰功率，它也是非调 制信号的主要形式， 但不是目 前主要的干扰方式。 噪声调幅干扰是窄带干扰， 因为它 的频谱宽度只有调制噪声频谱宽度的两倍。 而调制噪声的频谱宽度的增加将对调制器 提出很高的要求， 以致使其线路非常复杂甚至难以实现。 此外振荡器的有限带宽也限 制了 噪声调幅的 频谱宽 度。 所以， 上 述几种干扰方式都不作为本论文讨论的内 容。 现 在， 噪声调频干扰已 经成为噪声干扰的 主要干扰样式。 本文在设计模拟器系统时主要 采用了噪声调频干扰方式.所以本文主要讨论调频干扰方式。 硕 1 : 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 2. 2噪声调频干扰 噪声调频干扰具有宽的干扰带宽和较大的噪声功率， 是目 前对雷达、 引信、 通信 进行压制式干扰中最常用的干扰形式. 所谓调频， 指的是已调波的频率按照调制信号的规律变化而振幅保持不变的调制 过 程 设 调 制电 压为 气 (t)。 则已 调 波 的 频 率 变 化 规 律 为 : w ( t ) = wj+ 凡 习 气 ( t )( 2 .z j ) 式中k ，为 调 频 互导， 是 调 频 特 性曲 线的 斜 率， 它说 明 调 制电 压 和己 调 频率 变 化 之间 的关系。 己 调波的 表示式为 ( uo为 载 波振幅) : ， (;) 一 。 co s ， (，) = 二 co s 【 工 ， (，) 一 vo co swj ， + ，二 、工 、 ()dt ) ， ， 2 ， 当u ， ( ， ) 为 正 弦 波 时 ， 称 为 正 弦 调 频 ; u 。 ( t) 为 噪 声 时 ， 则 称 为 噪 声 调 频。 下 面 简 要 分 析气 (t ) 为噪 声 信号 时 的 噪 声 调 频 。 2. 2.，噪声调频千扰分析 设 调 制电 压气 (t ) 为 均 值 等 于0 的 高 斯 噪 声 ， 线 性 调 频 时 ， 已 调 波 表 达 式 为 : 一 () = 矶 co s、 + ，二 、 工 。(，)dt ，+ ， ( 2 . 2 . 3 ) 式 中 ， 叨 为 0 ， 2 司均 匀 分 布 ， 且 与 气 (t ) 相 互 独 立 的 随 机 变 量 。 uo为 噪 声 调 频 信 号 的 幅 度 ， 哟 为 噪 声 调 频 信 号 的 中 心 频 率 。 犬 几 才 为 调 频 斜 率 。 噪 声 调 频 干扰 信号 为 广 义平 稳的 随 机 过 程， 调 制 噪 声气(t ) 具 有如下 功 率带 限 功 率 谱氏( f ) : 民( f ) 0 f 娇 其 它f ( 2 2.4 ) 则可以求出噪声调频信号的均值为0 ， 相关函数为: 心 份 华 二 二一e. c o s w，1 ( 2 . 2 . 5 ) 硕 七 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 式 中 ，。 ， ( r) = 2 嵘 二 。 户粤黔才。 ， 一备 a q 月 = 2 月 丫 二 为调制噪声的谱宽， 气= 尤 用 气 / 从= 几/ 从为 有 效 调 频 指 数 ， 瓜为 有 效 调 频 带 宽 。 所以由式 ( 2. 2 .5 )可近似求得噪声调频波的功率谱密度表示为: 、 (w 卜 2: 厂 cos (w， 一 咔 exp 卜、 广 锋黔。 “2.2 6 ， 式 中 ， po 为 载 波 频 率 上 式 中 的 积 分 只 有 当 m ， 1 和 、 1 时 才 能 近 似 求 解 。 当 m 介 1 时 ， 式( 2. 2 .6 ) 积 分 号 内 的 指 数 随 r 增 大 而 快 速 衰 减 ， 对 功 率 谱 的 贡 献 主要是r 较小时的积分区间。 这时co s q f 可按级数展开， 并取前两项近似， 所以 可以 得出: q( f ) = 些一 一， 2沥 万i . - ( 2 .2 . 7 ) 由上式可以看出: (1)噪 声 调 频 信号 的 功 率 谱 密 度乓 ( f ) 与 调 制 噪 声 的 概 率 密 度几 ( 司 有 线 性 关 系。当调制噪声的概率密度为高斯分布时，噪声调频信号的功率密度也为高斯分布. (2 ) 噪声调频信号的功率等于载波功率。这表明调制噪声功率不对已调波的功率 发生影响。 只 二 广 g (f 、 df = 匹 j 叫 目 子 、 一尹一2 ( 2 2 8 ) (3 ) 噪声调频信号的干扰带宽 ( 半功率带宽)为: 鱿= 2 韧 乏 丽 蔺 瓜= 2 沂 孤 万 k 用 久 ( 2 2 . 9 ) 它 与 调 制 噪 声 带 宽从无 关， 而 决 定 于 调 制 噪 声 的 功 率心和 调 谐 率尤 用 当气1 时， 这时调制噪声的 带宽从很大，可 近似得出 式(2.2. 6) 中的 (l 一 co s o r) / 。 ， 写 成(si n y/ y) ， 的 形 式 ， 这 里 y = 。 r/ 2 ， 则 可以 近 似 得出 _， _ 次 认u) =气 子 艺 ( 221 0 ) 功率谱示意图见图2. 21 。由上式可得半功率带宽为: 硕 : 论文战 场 信 息 十 扰 模 拟 器 “_ 二 从_ _ _ 2 ， j 刁一 - 丁 二 - 一 j， 众 y 月 今” ( 2 . 2 . 1 1 ) q 图2. 2 . 1调频信号的功率谱示惫图 2. 2 .2嗓声调频对雷达接收机的作用 噪声调频干扰通过雷达接收机中放后， 由于受到中放频率特性影响， 等幅调频波 各频率分量的振幅响应不同， 形成了 等幅调频波. 随着调频干扰带宽的增大，当瞬时 频率在中放带宽内外随机变化时， 输出的是随机脉冲序列， 这些随机脉冲序列的幅度、 宽度和间隔的分布规律与瞬时频率的变化规律有关。 根据接收机的动态频率响应特性， 当等幅调频信号作用于中放时， 如果信号频率 的变化速率很低， 中放的输出近似为等幅脉冲， 其宽度对应于瞬时频率在中放通带内 的逗留时间， 随接收机带宽增大而增大， 而随频率变化速度的增大而减小. 如果信号 频率的变化速度很快， 则中放输出的幅度是中放带宽的递增函数， 是信号频率变化速 度的递减函数，其宽 度不再对应于瞬时频率在中 放带宽内的逗留时间。 所以， 调制噪声的频谱宽度是影响压制性能的主要因素。 当干扰带宽大于接收机 带宽鱿时 ， 如 果 调制 噪 声的 谱宽从越窄， 干 扰 信 号 的 频率 变 化 速 度的 也 越 低， 此时 干 扰 信 号 的 瞬 时 频 率 在 中 放 通 带 的 逗 留 时 间 t 大 于 接 收 机 的 响 应 时 间 t ， ， 则 中 放 输 出 近 似为 固 定幅 度、 随 机宽 度的 脉冲序 列， 压制 性能 较 差. 随 着从 的 提高， 随 机 脉冲 开 始 重 叠， 从越高， 重 叠 越 严 重， 此 时中 放输 出 的 噪 声 趋近 于窄 带高 斯 过 程。 所以 ， 造成随机脉冲重叠的条件是:中放带宽远小于调制噪声带宽。在工程中，一般选择 从 之 ( 5 一 1 0 ) 鱿 0 干扰带宽也是影响 压制性能的一个因素。 噪声调频干扰通过接收机后由 于中 放频 l o 硕 十 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 率特性的影响， 等幅的调频信号通过中放后变成了幅度起伏的调频信号， 若干扰带宽 较小， 调频波的频移也较小， 因而检波后产生的视频信号寄生调幅也较小， 干扰效果 有限。 当增大噪声调频干扰的带宽， 使得频偏大于接收机带宽， 则调频波不断的扫过 接收机带宽时， 便形成一系列宽度、 间隔、 幅度均随机变化的中频脉冲信号， 检波后 便得到能产生有效干扰的视频信号。 如果干扰带宽过大， 则己调波的频率扫过接收机 带宽的时间很短， 接收机的动态响应越大， 使检波输出的脉冲信号幅度有明显的降低， 因而干扰效果也降低了。 因此， 要实现一个最好的干扰效果， 必须得到最佳的干扰带 宽. 2 .3干扰噪声源的产生 通常选择具有正态分布的噪声作为噪声干扰信号。具有伪随机码特性的m序列 通过低通滤波器后输出为近似高斯噪声的信号，所以本文在系统中通过产生m序列 来实现嗓声干扰源。 下面首先概述m序列的基本性质， 然后推导说明m序列通过低 通滤波器后的输出近似为高斯白噪声。 2. 3. ， m序列 m序列是广泛应用的伪随机序列，是由带线性反馈的 n级移位器产生的最长周 期序列，其周期为2 “ 一 1 。 线 性移 位器的 一 般形式 如图2. 3 . 1 所示。 有n个移 位寄 存 器， 它们的 状态为戈 ( 1 = 1 一 n )，戈或0，1) ， 经q( 1 = 1 一 n ) 相 乘 后 到 模 二 相 加， 然 后 再 反 馈。 这 里 c。 (0 ， 1) 。 因 此， n 阶 移 位 寄 存 器 的 反 馈函 数 为 : 以x. ， 凡 ， 弋) = 艺 c 戈， ( 模 二 和 ) ( 2 . 3 . 1 ) c.i c 只 架 丁 毕一砚 图2. 3 . i n 级线性反馈移位寄存器框图 移位寄存器由 外部时钟控制， 逐步向外移位输出， 由 于反馈使输入端受控得输入 信号。 因为n 阶移位寄存器共有2 ” 种状态可用， 除去全“ 0 ” 状态外， 共有2 二 1 种状 态可用. 每移位一次就出现一种状态， 在移位若干次后， 一 定能重复出现前某一种状 i i 硕 1 丁 论文 战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 态，其后的过程便周而复始了。 c的 值决 定了 反 馈形式 和输出 序 列结构。 将 它 用下 面方程表示: f(x) = co + c 二 十 q 扩 + + q 广二 艺 c 戈， ( co= q= 1)(2 3 .2) 该方程 称为 特征多项式， 式中x 本身 取 值并 无实际 意义，丫 项的有无仅表明c取 0 或 1 。 输出序列是否为m序列由移位寄存器特征多项式的形式决定。理论研究表明， 若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则输出序列为m序列。 若 一个n 次 多 项 式f ( x)满 足 条 件: ( l)f ( x)是 既 约 的( 既 约 多 项 式 是 指 不 能 分 解 因 子 的 多 项 式 ) ; ( 2 ) 了 ( x ) 可 整 除 ( x “ + ， ) ， m = 2 一 ， ; ( 3 ) 了 ( x ) 除 不 尽 ( x ， + ， ) ， q m ， 称f ( x)为 本 原 多 项 式。 m序列具有下列基本性质: (l) 均衡性:在 m序列的一个周期中， “ 1 ”的个数比“ 0 ”的个数只多一个。这 表明序列的平均值很小. (2)游 程 性: 每 周 期内 共 有2 一 1 个 游 程， 其 中 长 度 等 于1 的 游 程占 游 程 总 数 的 1/ 2 ( 1 1 n 一 1 ) ，并且长度为1 的游程中 ( 1 1 n 一 2 ) ， “ 1 ”游程和 “ 0 ”各占一半。 2. 3. 2嗓声源的生成 根据序列自 相关函数的定义以及m序列的特性， 可以求出m序列的自 相关函数 为: j =0 ( 2 . 3 . 3 ) j 二 1 ， 2 ， ， m一 1 1-加 1- !1，. - 、.产 .争 了.、 p 上式说明m序列的自 相关函数有两个不同的 值， 即m序列具有双值自 相关函数 特性。 与m序列对应的二元波形称为m波形或伪随机波形， 二者只是同一事物的两种 不 同 描 述 方 法 而 已 。 可以 求出m序 列 波 形 的自 相 关 函 数r ( j): 硕 : 论文战 场 信 息 千 扰 模 拟 器 3欺骗性干扰概述 欺骗性干扰是指干扰机模拟目 标回波信号作用于雷达的目标检测和跟踪系统， 以 假代真或者真假混合， 雷达往往在不知不觉中受到了干扰， 从而不能正确的检测出真 正的目 标或者不能正确的测量其真正目 标的参数信息。 欺骗性干扰有着与回波相似的 特性， 但又包含有雷达难以识别的欺骗信息， 因而雷达受干扰后， 一般不易觉察到干 扰的存在， 可能把干扰信号当作目 标回波来处理。 这是目 前研究的一项重要的干扰技 术。 3. 1 . 欺骗 干扰的分类 雷达对各类目 标的检测参数 ( 即雷达检测空间) 主要包括距离r、 方位a、 仰角 刀 、 多 普勒 频 率几 和回 波功 率况 。 雷 达能 够区 分空间 中 两 个不同 点目 标不 、 兀的 最 小可检测单位称为雷达的分辨力。 例如， 代表雷达能够区分两个不同点目 标的相应的 距离、 方位、 仰角和速度上的最小可检测单位分别为距离分辨力砍 、 方位分辨力 a、 仰角 分 辨力胡 、 速 度分 辨力鳞 ， 通 常 雷 达 在能 量上 没 有分 辨力。 实 现欺 骗 性 干 扰 的基本条件是所产生的假目 标的全部参数必须落入雷达对目 标的 检测空间范围， 才能 达到以 假乱真的干扰目的，这是欺骗性干扰技术实现的关键点。 在一般条件下， 欺骗干扰所形成的欺骗信号的大多数参数都等于或近似等于目 标 的特征参数， 而其中有一个或几个参数发生改变， 这样才能起到干扰和迷惑雷达的作 用。 按 照 假 目 标耳 与 真目 标 t 在 雷 达 的 检 测 空 间 中 的 参 数 信 息 的 差 别 分 类 ， 欺 骗 干 扰 可以分为距离欺骗干扰、角度欺骗干扰、速度欺骗干扰、a g c干扰和多参数干扰。 ( 1)距离欺骗千扰:是指假目 标的距离不同于真目 标，能量往往强于真目 标，而 其余参数近似等于真目标。 ( 2)角度欺骗干扰:是指假目 标的方位或仰角不同于真目 标，能量比真目 标强， 其余参数近似等于真目 标。 (3 ) 速度欺骗干扰:是指假目 标的多普勒频率不同于真目 标，其余参数近似等于 真目标。 (4 ) a g c欺骗干扰: 是指假目 标能量不同 于真目 标， 其余参数覆盖或近似等于真 目标. (5 ) 多参数欺骗干扰:是指有假目 标在雷达检测空间中有两个以上的参数不同于 真目 标，以 便进一步改善欺骗效果.比如距离一速度同步欺骗干扰等. 根据雷达目 标在雷达空间的分辨的不同， 欺骗干扰可以分为: l 6 硕士 论文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 (l)质 心 千 扰 : 即 真 、 假目 标 的 参 数 差 别 小 于 雷 达 的 空 间 分 辨 力， 雷 达 不 能 区 分耳 与t为两个不同目标，而将真假目 标作为同一个目 标来检测和追踪。 (2 )假目 标干扰:即真假目 标的参数差别大于雷达的空间分辨力，雷达能够区分 界 和t 为 两 个 不 同目 标， 但 可 能 将 假目 标 作 为 真目 标 检 测 和 跟 踪， 从 而 造 成 虚 警 。 (3) 拖引干扰:是一种周期性地从质心干扰到假目 标千扰的连续变化过程. 本文主要讨论距离欺骗干扰和距离一 角度欺骗干扰两种干扰模式. 3. 2距离欺编干扰 目 标的距离表现为雷达发射信号与回波信号的时间延迟。 对于脉冲雷达距离信息 的欺骗主要是通过对收到的雷达信号进行时延调制和放大转发来实现的。 距离欺骗干扰如图3 :21 所示。其中a点为被干扰雷达所在位置，b点为干扰机 所在位置， c点为由 距离欺骗干扰机产生的假目 标位置， d点为b点在x 轴上的投影 点，e 点为c点在x 轴上的 投影点，f点为b 点 在y 轴上的 投影点，g点为c 点 在y 轴 上 的 投 影 点 ， 丽= 凡 为 雷 达 距 干 扰 机 之 间 的 距 离 ， 丽= 凡 为 假 目 标 与 雷 达 之 间 的 距 离 ， 丽= 从 为 干 扰 机 与 假目 标 之 间 的 距 离 ， ax为 雷 达 测 得 的 干 扰 源 方 位 角 . 图3. 2. 1 距离信息欺骗干扰示惫图 由图3 :21 可得:x = xl + 奴 y= 戈+ 奴 则: l 凡 = (x + 、 ) + (戈 + 、 )于 ( 3 . 2 . 1 ) 硕 : 论 文 战 场 信 息 + 扰 模 拟 器 而 : ; = 另 tan( 9 。 一 气 ) ， 烟= 帆co s 气， 奴= 峨s in ax 将上述关系代入式 ( 3. 2 . 1) 中，得: 凡 = : (， 。 。 一 二 ) + 从 co s二 + ( ; + sin ax ) ( 3 .2.2) 实现距离假 目 标千扰的方法很多，下面讨论一种采用储频技术的转发式千扰机， 其原理框图见图3 . 2. 2 所示。 奠 鬓 图 3 .2.2 脉冲雷达距离信息欺骗干扰的原理图 在图 3 .2 2中，接收天线收到的信号经放大分路后，一路经射频存储，把微波脉 冲变成微波宽带信号或连续波: 另一路加至检波视放和视频脉冲延迟电路。 把这两路 信号进行调制后输出的微波脉冲， 经功放和发射天线 ( 收发可以共用一个天线)发射 出去。 受干扰的 雷达在收 到此 信号后， 将在雷达显示器上产生假目 标. 假目 标可以 是 一个，也可以是多个，可以在真目标回波的后面，也可以在真目标的前面。 图3 .2. 2中各点的波形如图3 2.3 所示。 a 点 波形 b 点波形: e 点波 形 d 点 波 形; 图3 .2.3图3 2 2中各主要点的波 形示惫图 图3 :2 中 ，t 为 雷达 的 脉 冲 重 复 周 期 ，几 代 表 干 扰 源与 雷 达 之 间的 距离 ， 即 硕 士 论 文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 r . = 工 。 兀( 。 为 光 速 ) ， t 代 表 信 号 与 干 扰 机 之 间 的 距 离 ， 即 从二 - 2 生 c t 。 2 当 t ( t 一 几 ) 时 ， 欺 骗 信 号 在 干 图 3 .2.4所示为方位相同、 距离不 发 射 天 线 图1 2 .4方 位相同、距离不同 的多目 标欺骗组成方框示意图 图中微波电路是共用的，只是视频脉冲的延迟电路是根据不同的要求而设定的。 图 3 .2. 4中各主要点的波形如图3 .2.5 所示。 雷达脉冲 a 点波形 b 点波形 c 点波形 1 点波形 j 点波形 图3. 2 )方位相同 、距离不同 的欺 编目 标产生示惫图 图 中 tz 表 示 干 扰机 与 雷 达 的 距 离; 不 表 示 第 1 个 欺骗目 标 与 干 扰 机 的 距 离 ， 硕 1 : 论 文战 场 信 息 干 扰 摸 拟 器 兀 表 示 第2 个 欺 骗目 标 与 第1 个 欺 骗目 标 之间 的 距 离， 依 次 类 推， 不 表 示 第 ( 1 一 1) 个欺骗目标与第1 个欺骗目标之间的距离。在实际产生多个欺骗 目 标时，为了方便， 可以 把 不 、 兀 不 选成相同 值。 3.3距离一 角度欺骗干扰 常用的多目 标欺骗干扰 通常是 指在角度和距离上同 时进行欺骗干 扰， 这种干扰比 单纯的距离欺骗干扰复杂， 但是干扰效 果更好. 它是由 一个小型载体 ( 如无人机、 直 升机等) ， 载多目 标欺骗干 扰机 进入对方防空区进行欺骗干扰等活动. 多目 标欺骗干扰机主要包括接收 天线， 、 发射天 线，高 放及高频分路， 射频存储 电路，高灵敏度接收支路和脉冲延迟电路，低灵敏度接收支路和方波延迟整形电路， 脉冲选通和脉冲调制，微波信号功率放大电路等等，原理框图如图3 :31 所示。 图1 3 . 1多目 标欺骗干扰机组成框图 高灵敏度接收支路主要接收雷达天线360的副瓣信号， 其接收 信号的强度用式 ( 3 :31 )表示 : _ 尸 g，( 0 ) 兄 2 _ 乙= 种 . ， 山 一0 4 厂r 4 汀 ( 3 . 3 . 1 ) 低灵敏度接收支路主要接收雷达 天线主 瓣信号，其接收 信号的强 度用式 (3:32) 表示: 、 = 器釜 : ( 3 . 3 . 2) 硕 卜 论文 战场信息干 扰模拟器 式中 ， q表 示 雷 达 天 线 主 瓣 增 益: 仅( 的表 示 天 线 副 瓣 增 益 ; 君 表示 雷达天线辐射的 峰值功 率: 之 表示雷达工作波长; q表 示 千 扰 机 接 收 天 线 增 益; r 干扰机与雷达之间的距离。 射频存储电 路的 主要功能是展宽 脉冲射频信号， 距离欺骗需要多 宽它就可以 展成 多宽。 射频的 展宽时间 可由 数微秒到 连续波. 视频脉冲延迟的时间由产生距离欺骗的大小确定，欺骗距离为: 从= 王 tc( 3. 3. 3 ) 2 式中， t为视频脉冲延迟时间，c 为光速. 方波延迟电路的延时由方位角欺骗的大小来确定，延迟时间为: ( 3 . 3 . 4) 式 中 ， 几为 方 位 欺 骗的 航 迹 起 始 角 ，玲 为 雷 达 天 线的 转 速. 选通电路主要的作用是用延迟的方波选通延迟后的脉冲， 从而造成方位和距离同 时受到欺骗千扰。图3. 3 2是图3. 3 . 1 中各主要点的波形。图 3 .3.3 所示为把方位欺骗 与距离欺骗相结合的波形 “ 井据一钾刊卜一一排一 b 点波 c 点波形 d 点波 9 点波 f 点 娜 一. 图3 .3 2 欺骗干扰机各主要点波形 硕 卜 论 文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 c 点 波 篡 粉匕月- 一得兰昌上匕 h点 ” 一 走几弃=尸一 创二土上 -一 图3. 3 3 包含方位与距离欺骗的h点愉出脉冲 本章对实现欺骗干扰的系统结构进行了分析， 实现欺骗干扰的另一个重要的重要 工作是在软件上实现对雷达信号进行延时等处理. 下面主要通过对欺骗信号航迹产生 的仿真分析，为设计模拟器系统提供理论基础。 硕 1 :论 文战 场 信 息 干 扰 模 拟 器 4欺骗性干扰仿真 针对欺骗性千扰信号的实现， 通过仿真来研究一下移动欺骗信号的特性。 所谓“ 仿 真” ，就是构造一个 “ 模型”来模仿实际系统内所发生的运动过程。下面讨论运动目 标的仿真模型。 4. ，运动目 标的航迹仿真模型 所谓航迹，是指飞行物的雷达测量时间序列， 它是反映目标飞行航线、 航速，乃 至飞 行目 的的重要参数. 在研究目 标航