基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析

更新时间:2023-11-03 01:41:31 阅读: 评论:0

诚信小故事-藏的部首

基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析
2023年11月3日发(作者:印象深刻的事作文)

黄成家,刘晓东,张友兵

电子信息对抗技术・第25卷

基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析

2010年7月第4期

中图分类号:TN972.1;TN974 文献标志码:文章编号:1674—2230{2010)04—0026—04

基于窄带噪声调相的多普勒噪声

对PD雷达的干扰分析

黄成家,刘晓东,张友兵

(海军工程大学电子工程学院,武汉430033)

摘要:分析了噪声调相信号的时域模型及其对抗PD雷达的干扰机理,研究发现噪声调相与多

普勒频移之间存在密切关系,由此提出通过窄带噪声调相获取多普勒噪声,对PD雷达实施精

瞄频干扰的方法,最后通过仿真对其进行了分析与验证。

关键词:窄带噪声调相;有效相移;多普勒噪声;功率谱;仿真

Analyss of Doppler Noie Jamming Based on Narrow-Band

Noise Phase Modulation to PD Radar

HUANG Cheng-a,LIU Xiao—dong,ZHANG You・bing

(Co ̄ege of Electronic Engineering,Naval Universiy of Engineerng,Wuhan 430033,China)

Abstract:According to the time・domain model analysis of noise phase modulation signal and te inter—

ferenee mechazation to PD radar,its concluded that there are much close mutual relationship be—

tween noise phase modulation and Doppler shift,and then a method is presented that it could obtain

e Doppler noise by carrying on narrow-band noise phase modulation,which could be made fne fre-

queney spot amming to PD radar,fnaly the analysi and vericaton wihe help of computer simu—

ation are completed.

Key words:narrow—band noise phase modulation;effective shift phase;Doppler noise;power spec—

trum;simulation

1 引言

文献[7]和[8]都提到了利用数字储频

脉冲多普勒(PD)雷达信号处理采用全相参

(DRFM)技术的干扰样式,它是目前电子对抗系统

模式。它利用频域检波,对回波脉冲串的频谱实

中对抗PD雷达的关键技术之一,不可缺少。文

施单根谱线的滤波分离,很容易区分运动目标与

献[5—7]提到了多普勒噪声干扰样式的概念,但

固定目标,具备很强的杂波抑制能力,即抗无源干

都只是做了简单的描述性介绍,并未对其进行深

扰能力。而宽带噪声由于功率有限,能量分散,经

入分析。而多普勒噪声干扰是目前舰载、机载电

过多普勒滤波器组的筛选后,能进入雷达接收机

子战系统中对抗机载PD雷达的主要干扰样式之

的干扰能量相当有限,因此,也很难对其形成有效

研究它有很重要的实际意义。基于此,本文从

干扰¨ j。随着信号处理技术的不断发展,PD雷

分析噪声调相人手,利用窄带高斯噪声对干扰信

达的抗干扰性能越来越强,传统的干扰手段将越

号进行相位调制产生窄带干扰信号,在DRFM等

来越受到限制,急需研究新的对抗措施。

信号处理技术对雷达信号进行精确相参复制以及

收稿日期:2009—11—22:修回日期:2010一Ol一08

作者简介:黄成家(1982一),男,湖南安化人,硕士,研究方向为海军电子对抗作战指挥辅助决策。

电子信息对抗技术・第25卷

2010年7月第4期

黄成家,刘晓东,张友兵

基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析 27

实时准确频率引导基础之上,使干扰信号中心频

频率也逐渐增大,反映在雷达接收机上则为多普

率准确跟踪雷达信号频率,经过适当的频率引导,

将载频调谐到雷达感兴趣的频段上,再通过窄带 由高到低变化,则多普勒频移将逐渐减小。

勒频移的增大。反之,随着相位调制噪声幅度的

噪声调相获取多普勒噪声,对PD雷达实施精瞄 那么,若对截获到的雷达信号进行精确相参

频干扰。

复制,并将中心频率精确引导至雷达感兴趣的频

段上,再对其相位进行特定的噪声调制,必定会引

起随着噪声幅度的变化而变化的相移,由此产生

噪声调相与多普勒噪声产生的机

理分析

从雷达目标回波特性的角度出发,分析指

出-4j,多普勒噪声是指扩展目标回波相位变化率

相对于点目标回波相位变化率的差异所产生的随

机量。因为相位变化率就是频率,因此称之为多

普勒噪声。它与扩展目标回波的相位波前畸变、

目标上的活动部件以及目标的非线性运动等因素

紧密关联,这是属于无意干扰的范畴。而利用噪

声调相等有意干扰手段也可产生异曲同工的干扰

效果。

“(,

图1 噪声调相干扰信号的波形变化示意图

噪声调相干扰信号的数学模型【 ]为

J(t)=Ecos[∞ +Kpuu(t)+ ] (1)

它是一广义平稳随机过程,其特点是干扰信号的

幅度 保持不变,但瞬时相位声(t)随着相位调

制噪声u(t)的变化而线性变化,即:

(t)=tojt+KpMU(t)+西 (2)

其中,“(t)为零均值、广义平稳的随机过程;

为[0,2n]均匀分布 且与“(t)相互独立的随机初

始相位;c 为噪声调相干扰信号的中心频率;

为相移指数; 、KpM三者均为常数。又

由于瞬时频率 (t)与瞬时相位之间的关系:

)= = d (o

f+ “(f)+ )(3)

由此可见,噪声调相不仅引起了干扰信号瞬时相

位的变化,同时还引起了瞬时频率的变化,而且它

与调制噪声的微分成正比,以上几者之间的关系

见图1所示。

显然,如图1所示,随着相位调制噪声幅度的

由低到高变化,调相信号的相移逐渐增大,使得其

频率变化的信号,即为多普勒噪声。值得一提的

是,多普勒噪声频率的范围应该与目标速度相对

应,它只是在由目标速度引起的多普勒频率附近

范围内起遮盖作用,因此,多普勒噪声频带宽度非

常窄,一般只用作自卫式精瞄频干扰。而要产生

这种压制区域精准的干扰信号,就与调制噪声的

频率以及带宽与分布特性密切相关。

窄带噪声调相与多普勒噪声的产

生及其干扰PD雷达的机理分析

根据噪声干扰的最佳干扰波形理论_ J,在噪

声平均功率有限的情况下,随机性最强的高斯白

噪声是最理想的干扰波形,它的功率谱是在整个

频域上的恒定常数,即它为宽带白噪声。但是,考

虑到干扰机功率的有限性以及PD雷达频域检波

范围的局限性(约为100kHz左右_ ),因此,实际

上采用的调制噪声的带宽必须是有限的。这一点

容易实现,只需利用具有矩形频率特性的带通滤

波器对上述白噪声进行滤波,即可获得窄带高斯

白噪声。其功率谱密度G (f)及其相关函数

R (r)具有如图2所示的特征,它们的函数表达

式可分别表示如下:

_ 其他厂

(r)= J。(( r)COS(60 r) (5)

其中, 为窄带高斯噪声的方差,,0为调制噪声

的频率下限, 为调制噪声的频率上限,∞ =

丌( 一fa)为窄带高斯噪声的频谱带宽。

G (/)

R (f)

} {

0 j {h

(a)窄带高斯白噪声功率谱

Co)窄带高斯白噪声的自相关函数

图2窄带高斯噪声的的功率谱及其相关函数示意图

28

黄成家,刘晓东,张友兵

基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析

电子信息对抗技术・第25卷

2010年7月第4期

若由这种窄带高斯噪声对信号进行相位调

总功率 始终等于载波功率 保持不变;当D

>>1时,干扰带宽△ 随着D的增大而逐渐展

制,即为窄带噪声调相。由于干扰信号,(t)为广

义平稳的随机过程,其均值E[t,(t)]=0,且其

自相关函数可表示为:

宽,不适于用作窄带精瞄频干扰;当D<<1时,

干扰带宽△ 并不随着D的变化而变化,而是始

(r)= OSxp(一D2(1一 ))(6)

终保持两倍于调制噪声的带宽2(,6一.厂d)不变,

时,若( 一 )足够小,只需要满足△ 能有效覆

盖PD雷达接收机多普勒滤波器组感兴趣的频段

式中,D:KpMa 称为噪声调相信号的有效相移,

由于干扰机一般用移相器或平衡调制器调制多普

勒噪声,很难获得大的调制指数KpM,因此,有效

相移D一般也比较小。由后面的分析将会看到,

D很小时,调制噪声的带宽只需要满足干扰带宽

的一半即可。

根据维纳一辛钦定理,平稳随机过程的自相

关函数与功率谱之间是傅里叶变换对的关系,由

此可以计算噪声调相信号的功率谱G『_厂)如下:

,)=4 Rf(r)cos2 ̄fv)dr=

2 e ,一 )+ os2丌(厂一 ).

r[e一 一— 一e一 ‘]dv (7)

因为式(7)只有在D很大或很小时才有意义,当

D>>1时,上式可近似表示为:

Gj(f)= e ‘ (,一 )十

,一

2 丽

e~ 2D 一厂 (8

此时的干扰带宽为:

1.36D(fb一-厂d) (9)

而当D<<1时,式(7)可近似表示为:

[e- ̄ ̄a( )+

Gj(f)=

厂一 J≤厂6一 (10)

0, f一 f>

此时的干扰带宽为:

△ =2(fb一 ) (11)

可以计算,在以上两种情况下,调相波的总功率均

为:

2:P

(12

根据以上分析,经窄带自噪声调相,凋相波的

范围,由此即可产生两倍于调制噪声带宽的多普

勒噪声,适于对PD雷达实施精瞄频干扰。

可见,在总功率一定的条件下,要在PD雷达

多普勒滤波器组的感兴趣频段内对载波形成有效

压制,窄带调制噪声带宽的确定非常重要。分析

指出 1’ J,调制噪声的频率下限

由被干扰雷达

单个多普勒滤波器的带宽所决定,选取1/3至1/2

带宽较为合适。这是因为对机载PD雷达而言,

当对高速目标感兴趣时,采用高脉冲重复频率工

作模式,其多普勒滤波器组只是覆盖在无杂波区

(速度非模糊区)的频段范围内,对于接近零频的

噪声在多普勒滤波之前就已经被抑制掉,对载波

起不到压制干扰的作用。又因为PD雷达接收机

采用恒虚警处理,其检测门限是通过处理目标频

率附近的多个滤波器的输出得到,因此调制噪声

的频率上限 除了与被干扰雷达单个多普勒滤

波器的带宽有关之外,还与雷达接收机恒虚警处

理时所用的滤波器数量等有关。例如,机载PD

雷达单个多普勒滤波器的带宽为300Hz,恒虚警

处理所用的滤波器数为l6个,则干扰带宽至少为

5kHz左右,那么噪声带宽至少为2.5kHz左右,此

时, 可取150Hz, 可取3kHz。

仿真与分析

由于PD雷达接收机在进行信号处理时,总

是先对信号下变频到中频甚至更低的频段上,滤

除高度杂波、主瓣杂波等强杂波之后,再进行多普

勒频率的检测,而多普勒噪声的干扰对象正是多

普勒滤波器组。因此,为便于分析及说明,仿真时

所用的窄带噪声调相信号模型为

,(t)=Ecos[(udt+KpMtt(t)+ ] (13)

其中,c 是指预期多普勒频率,“(t)为窄带高斯

噪声,其余参数均同(1)式。

设多普勒频率调谐在lOkHz,干扰信号持续

电子信息对抗技术・第25卷

2010年7月第4期

黄成家,刘晓东,张友兵

基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析 29

时间为lOOms,采用2000个高斯白噪声样点,带通

滤波器的通频带为150Hz 1800Hz等参数,对干

对于雷达信号的频偏过大,而无法获取多普勒噪

声。

扰信号进行仿真。首先利用信号产生器产生宽带

的高斯白噪声,并利用设计的带通滤波器对其进

行滤波,从而获取了窄带调制噪声,它们的仿真图

如图3所示。

(a)高斯白噪声

(b)窄带高斯噪声功率谱

图3窄带高斯噪声的产生

在侦查到雷达信号频率特征信息的前提下,

利用获取到的窄带高斯噪声对信号进行相位调

制,根据理论分析,对两种情况进行讨论,当D

>>1时,如图4所示,选取D=2和D=5进行

比较分析;当D<<1时,如图5所示,选取D=

0.1和D=0.01进行比较分析。

根据图4,相对于D=2,在D=5时,中心

频率10kHz周围的频谱明显展宽,功率谱密度也

明显降低。由此可见,当D>>1时,D越大,频

谱越宽,功率谱密度G 厂)越低,能量越分散,其

调制特性更接近于噪声调频。此时,若用其作为

干扰信号,因为频谱展宽而使得干扰带宽变大,不

仅不适于用作瞄准式干扰,而且,使得噪声信号相

(a)功率谱(D:2)

(b)功率谱(D=5)

图4 当有效相移D>>1时的调相信号及其功率谱

根据图5,在D=0.1和D=0.01时,两者的

干扰带宽均保持不变,它们的功率谱均有一个在中

心频率处的冲击函数,其余功率谱在干扰带宽内呈

冯言志,伍晓华,刘世春

电子信息对抗技术・第25卷

56

坦克实施冲淡干扰的模型构建及效能评估

2010年7月第4期

簿t;蠢鬻巷誊饕鼍如臻强

才能真正发挥作用。

坦克机动方向

参考文献:

515/m 515/

刁育才,左凤琴.毫米波技术及其军事应用[M].北

图3坦克机动方向及诱饵抛射区域

京:兵器工业出版社,1991.

陈静.雷达箔条干扰原理[M].北京:国防工业出版

社。2007.

6 结束语

胡生亮.单舰反导的冲淡干扰效能评估方法及模型

研究[J].战术导弹技术,2007(4):51—54.

对毫米波末制导反坦克导弹采取冲淡干扰以

翟庆林.毫米波PD雷达多目标分辨技术研究[D].

提高坦克生存能力,是一种有效、可行的电子对抗

长沙:国防科技大学,2006.

方法,但应用时还必须满足一定条件,如及时告

邵国培,曹志耀,何俊,等.电子对抗作战效能分析

警、诱饵使用时机及形成方位、诱饵雷达反射截面

M].北京:解放军出版社,1997.

积及滞空时间,以及坦克规避的方向和速度等等,

高东华,俞跃,李伟.舰艇电子对抗战术[M].北京:

=|

解放军出版社,2004.

(上接第29页)

本文以功率准则为依据,从理论上分析了利用窄

带噪声调相产生多普勒噪声的条件与可能性,并

通过Matab仿真,验证了这种方法对PD雷达实

施干扰的可行性,为进一步研究多普勒噪声对抗

PD雷达的干扰效能提供了前提与理论依据。

参考文献:

SCHLEHER D C.信息时代的电子战[M].成都:信

(8)功率谱(D=0.1)

息产业部电子第二十九研究所,2000.

贲德.机载雷达技术[M].北京:电子工业出版社,

20o6.

林象平.雷达对抗原理[M].西安:西北电讯工程

学院出版社,1985.

黄培康.雷达目标特性[M].北京:电子工业出版

社。2005.

崔炳福.PD雷达的噪声干扰技术[J].电子对抗技

术,1997,12(1):1—9.

张杰儒.PD雷达干扰的若干问题[J].火力与指挥

(b)功率谱(D=0.01)

控制,2001,26(4):33—36.

图5 当有效相移D<<l时的调相信号及其功率谱

曾茂生.脉冲多普勒雷达技术特征及干扰方法的探

究[J].舰船电子对抗,2003,26(1):16—18.

结束语

石晓娟.基于DRFM的脉冲多普勒雷达组合干扰及

其效能评估[J].电子信息对抗技术,2006,21(6):

目前,PD雷达在军事领域已得到广泛应用,

34—38.

且技术越来越先进,急需研究探讨新的对抗措施。

成长句子-苗木采购合同范本

基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析

本文发布于:2023-11-03 01:41:31,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.wtabcd.cn/zhishi/a/1698946891227343.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

本文word下载地址:基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析.doc

本文 PDF 下载地址:基于窄带噪声调相的多普勒噪声对PD雷达的干扰分析.pdf

标签:窄带
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2022 Comsenz Inc.Powered by © 实用文体写作网旗下知识大全大全栏目是一个全百科类宝库! 优秀范文|法律文书|专利查询|