交叉眼干扰技术改进策略应用研究.pdf

总第350期1引言单脉冲雷达是20世纪中叶出现的一种相对精密的跟踪雷达，通过和差波束来测量目标距离和角度，理论上讲单脉冲雷达因能利用比幅或比相技术，确定目标回波方位，所以具有较强的抗干扰能力，被广泛用于导弹末制导系统来对飞机、舰船等目标实施精确打击。如何克敌制胜，对单脉冲雷达实施更为有效的角度干扰，一直以来都是学术界的研究难点。目前，针对单脉冲体制雷达，较为有效的角度欺骗干扰方法有地形反射干扰、镜像干扰、边频干扰、闪烁干扰、拖曳式诱饵、交叉眼干扰和交叉极化干扰等。大多角度干扰样式都属于体外式非相干干扰，特点是干扰机配置在被保护平台之外，通过发射大功率干扰信号，实现角度干扰的目的，但因体外式角度欺骗干扰大都是非相干干扰，通过相干处理后，大大降低了干扰效果，致使实际应用效果并不理想，而交叉眼干扰属于相干体制，其在实际应用中一般布设在飞机的两翼或舰船的艏艉部，因干扰设备配置在被保护平台之上，具有可靠性高、系统反应时间短、有效干扰时间长、寿命周期成本低等优势特点，得到学术界的广泛关注。2交叉眼干扰基本原理交叉眼干扰基本原理如图1所示14。接收天线A和发射天线B处于同一位置，接收天线B和发射天线A处于同一位置，从而保证信号收发间因传输距离造成的延迟基本相同（减少延时误差）。此时，单脉冲雷达发射的信号分别被接收天线A和接收天线B进行接收，其中接收天线A收到目标信号后，进行功率放大，通过相位控制器进行180反向收稿日期：2023年2月11日，修回日期：2023年3月12日作者简介：赵立志，男，工程师，研究方向：水面舰艇试验鉴定方法。舰 船 电 子 工 程Ship Electronic Engineering总第 350 期2023 年第 8 期Vol.43 No.8交叉眼干扰技术改进策略应用研究赵立志（91404部队秦皇岛066000）摘要论文对交叉眼干扰的原理及影响其干扰效果的因素进行了分析，提出了在其干扰环路中引入DRFM干扰技术的设计思路，在一定程度上可以降低目标方位对交叉眼干扰效果的影响因子，并分析提出了引入DRFM技术的优点，最后通过计算机仿真验证，对这一设计思路进行了理论验证。关键词交叉眼干扰 单脉冲雷达 DRFM 仿真验证中图分类号TN972DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2023.08.025Research on the Application of Improved Strategy of Cross-eyeInterference TechnologyZHAO Lizhi（No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao066000）AbstractIn this paper，the principle of cross-eye jamming and the factors affecting the jamming effect are analyzed，and thedesign idea of introducing DRFM jamming technology into the jamming loop is proposed，to a certain extent，it can reduce the influence factor of the target azimuth to the crosshair jamming effect，and it analyzes the advantages of introducing the DRFM technology.Finally，it is verified by computer simulation，this design idea is theoretically verified.Key Wordscross-eye jamming，monopulse radar，DRFM，simulation verificationClass NumberTN972128舰 船 电 子 工 程2023 年第 8 期处理后传输给发射天线A进行辐射，接收天线B收到目标信号后，进行功率放大直接传输给发射天线B进行辐射。单脉冲雷达处可分别接收到发射天线A和发射天线B的辐射信号，这两个信号幅度相等相位相反，在进行信号处理时就出现了本该目标存在的方位没有回波，而在没有目标的方位却存在一个虚假回波，这就实现了交叉眼角度欺骗的目的。交叉眼干扰与传统有源干扰相比，优点是信号相干，大大增加了被干扰目标对接收信号的处理难度，提高了干扰成功概率，缺点是需要布设两组或两组以上的干扰装备，且对布置空间和位置有一定要求，因而导致其应用上受到一定的限制。图1交叉眼干扰基本原理示意图3影响交叉眼干扰效果的因素分析5假设在交叉眼干扰系统的法线方向，距离为r1处存在被干扰目标E，在与交叉眼干扰系统的法线成角，距离为r处存在被干扰目标F，两接收天线距离交叉眼系统法线的距离为a，同侧接收天线与发射天线间的距离为b，如下图所示：如图2中所示，则收发天线与被干扰目标之间的传输波程分别是：SFB a2R22-2aR2cos(90-)（1）SFC a2R22+2aR2cos(90-)（2）SAF(a+b)2R22-2(a+b)R2cos(90-)（3）SDF(a+b)2R22+2(a+b)R2cos(90-)（4）其中：SFB表示目标天线到接收天线 B 的传输波程；SFC表示目标天线到接收天线C的传输波程；SAF表示发射天线 A到目标天线的传输波程；SDF表示发射天线D到目标天线的传输波程；图2交叉眼干扰系统信号传播路径示意图假设交叉眼系统中两路信号在系统内的传输延迟波程一致，令其为S延，则两路信号总的传输波程为SFBDF=SFB+SDF+S延即：SFBDF a2+R-2aR2cos(90-)+(a+b)2+R+2(a+b)R2cos(90-)+S延（5）SFCAFSFC+SAF+S延即：SFCAF a2+R+2aR2cos(90-)+(a+b)2+R-2(a+b)R2cos(90-)+S延（6）则：DS=SFBDF-SFCAF整理得：DS（a2+R-2aR2cos(90-)-a2+R+2aR2cos(90-)）+（(a+b)2+R+2(a+b)R2cos(90-)-(a+b)2+R-2(a+b)R2cos(90-)）（7）其中：SFBDF表示F点发出的信号经接收天线B、交叉眼系统传输延迟、发射天线 D后，所收到“回波信号”经过的波程；SFCAF表示F点发出的信号经接收天线A、交叉眼系统传输延迟、发射天线 C后，所收到“回波信号”经过的波程；DS表示经交叉眼系统两路“回波信号”的波程差。由上式可知，当角为0时，F点位于交叉眼系统的法线上，SFBDF和SFCAF相等，DS的结果为129总第350期0，此时通过相位控制器可以较为容易实现其中一路信号的180移相，进而在目标处实现较好的交叉眼干扰效果，但在实际应用中，因目标信号的来袭方位无法准确判定，目标出现在两个侦收天线法线的几率相对来说极低，这就造成两路信号在侦收时就已经存在一定的波程差，从交叉眼系统的工作原理可以看出，两路信号均是独立工作，相位差的具体数据也无法准确判定，若此时通过相位控制器将其中1路信号的相位直接180相移后辐射至目标处，则两路“回波信号”在目标接收天线处就无法保证相位相反，必将影响其干扰效果。因此需对其干扰系统进行适应性优化改进。4交叉眼干扰改进策略数字射频存储器（DRFM）是现代电子战的前沿技术之一，DRFM能够捕获和存储不同的电磁信号和特殊调制的信号波形，能够精确复制原始信号。可以将DRFM技术引入到交叉眼干扰系统中，用以改善两路侦收信号相位差的不确定性，进而提高交叉眼技术的干扰效果。4.1DRFM工作原理DRFM 的工作原理见图 367，射频信号输入后，为了能够精确地复制射频信号，频综系统首先要根据输入的射频信号的频率，引导或选择相应的本振，将输入的射频信号下变频为基带信号，然后经过A/D采样，将采样数据存于数字存储器中。控制单元根据干扰任务需求，在需要时将数字存储器中存储的数字信号传输至D/A变换器中重构基带信号，经滤波后送至上变频器中，同时频综系统输出与下变频时同源的本振信号，将基带信号上变频复原为与射频输入信号相干的射频调制信号进行输出，作为干扰机的输入信号使用。4.2改进式的交叉眼干扰策略813根据上面的分析可知，在交叉眼干扰系统中，若能增加DRFM及相关控制模块，将被干扰目标的信号特征参数进行存储再利用，可以有效减少因初始波程差造成的相位差，进而提高交叉眼系统的干扰效率和效果，引入DRFM的优点是：1）能为发射模块提供稳定的射频输入信号，保证发射信号的连续性；2）当两部接收天线接收信号不稳或差异较大时，可以对被接收信号进行一定的比对校准，选取更为接近被干扰目标射频信号的数据分别作为两部发射机的输入信号，同时根据两路信号的初始相位差，调整相位控制器的控制参数，以保证两路发射信号在目标接收处能够保持相位差在180左右，进而提高交叉眼干扰效果；3）当其中一部接收天线未能有效侦收目标信号时，可以根据该天线最后一次侦收目标信息情况，将DRFM中存储的信号作为其侦收信号，通过相位控制器调制后送至相应发射机进行发射。依据上面的设计思路，将DRFM模块引入到交叉眼干扰干扰系统中，如图所示。接收天线A和B将接收信号送至DRFM进行存储后，由DRFM输出到A路和B路进行功率放大和相位调制后，再由两部发射天线向被干扰目标进行发射。其中控制单元根据两部侦收天线的侦收情况以及DRFM中两路信号参数的对比情况，适时向DRFM模块和相位控制器发出控制指令，控制DRFM模块的信号输出相位控制器的相位调整，以保证两路干扰信号到达目标位置时的相位差能始终保持在180左右。图4改进后的交叉眼干扰系统图图3DRFM工作原理框图赵立志：交叉眼干扰技术改进策略应用研究130舰 船 电 子 工 程2023 年第 8 期5仿真验证基于图1路径对交叉眼干扰进行仿真验证，参数设置为发射天线A与发射天线B的距离为15m，接收天线A与接收天线B的距离为7.4m，同侧发射天线与接收天线的距离为 0.1m，被干扰雷达距发射天线法线中心点分别为1km、2km、5km，来波方向与发射天线法线夹角由0变换至60时，仿真验证结果如下。05101520253035404550556054.543.532.521.510.50R=5000R=2000R=1000图5来波方向法线夹角变化和干扰信号延时相位比较图从图5可以看出，在未采取延时修正措施的情况下，目标来波方向偏离法线的角度越大，两个发射天线间的信号延时相位就会越大，若不加以修正，只是对其中一路简单的进行180调相，在目标处的两路“回波信号”则不能完全反向拟合，致使干扰效果会随着法线角的变大而逐步变差。针对上述方法分析情况，在上述仿真条件的基础上，根据改进式交叉眼干扰策略中所设计的修正方法，将DRFM仿真模型加入验证回路中，并依据法向角的变化对相位控制模块进行适当修正，同时在修正过程中增加一定的伪随机抖动量，用以模拟在实际侦收过程和修正过程中所产生的误差，仿真结果如下。0.250.20.150.10.050R=5000R=2000R=1000051015202530354045505560图6改进后来波方向法线夹角变化和干扰信号延时比较图从上述验证结果可以看出，随着DRFM验证模型的加入，通过对相位控制器模块的相位控制量进行调整，总延时明显减少，通过改进策略，使得两路信号在目标处的相位差值能始终保持在180左右，进而起到了优化交叉眼干扰效果的目的。6结语本文从交叉眼干扰的基本原理进行分析，针对影响其干扰效果的因素，在交叉眼干扰系统设计中引入DRFM技术，用以弱化消除不同方位上目标信号对干扰效果的影响，并进行了仿真验证，从验证的结果来看，通过该设计在一定程度上达到了优化改进的目的，但因未进行实装验证，具体实装效果尚存在一些不确定性，本文旨在对交叉眼干扰技术研究人员提供一个研究设计思路，为后续的实装设计提供参考。参 考 文 献1谭信.对单脉冲雷达的交叉眼干扰效果分析 J.舰船电子工程，2018，41（2）：17-21.2刘天鹏，魏玺章，刘振，等.交叉眼干扰研究综述 J.雷达学报，2009，8（1）：140-153.3刘庆云，马亮.“交叉眼”干扰在单脉冲雷达中表现特征分析 J.航天电子对抗，2016，32（1）：59-61.4张伟，莫翠琼，陈秋菊，等.“交叉眼”技术对角跟踪雷达导引头的干扰效果分析 J.航天电子对抗，2015，31（3）：14-16.5付孝龙，白渭雄，杨忠，等.交叉眼干扰分析及实施方法J.现代防御技术，2016，44（3）：121-126.6冯震.电子战中DRFM的设计与应用 D.南京：南京理工大学，2008.7宋志勇.数字射频存储器系统的原理与结构 J.电子产品世界，2002（08A）：74-75.8王彩云，何志勇，宫俊.多干扰机反向交叉眼角度欺骗干扰 技 术J.系 统 工 程 与 电 子 技 术，2017，39（7）：1457-1463.9王建路，戴幻尧，张扬，等.反向交叉眼干扰特性建模与仿真 J.雷达科学与技术，2016，14（5）：471-477.10刘松杨，董春曦，朱颖童，等.基于角度参数特定边界值的旋转交叉眼干扰容限研究 J.电子与信息学报，2016，38（4）：906-912.11黄庆东，张林让，卢光跃.一种改进的交叉眼角度欺骗技术 J.通信技术，2009，42（8）：73-75.12周亮，孟进，吴灏，等.考虑目标回波的两点源反向交叉眼干扰建模 J.电子与信息学报，2019，41（4）：816-820.13王慧萍，张友益.一种交叉眼干扰技术实现的新方法J.舰船电子对抗，2007，30（6）：23-25.131