壓制干擾的原理及其電路實(shí)現(xiàn)

1. 引言

現(xiàn)代電子對(duì)抗領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，而現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)又給現(xiàn)代武器系統(tǒng)中的雷達(dá)提出了新的要求。那就是雷達(dá)必須要面臨復(fù)雜的電磁環(huán)境。雷達(dá)系統(tǒng)在面臨各種干擾的情況下，其雷達(dá)工作性能不再等效于無(wú)干擾條件下的工作性能。雷達(dá)干擾和抗干擾技術(shù)便在這種要求中不斷地向前發(fā)展，現(xiàn)代電子干擾可分為無(wú)源干擾和有源干擾；而有源干擾按設(shè)置分為自衛(wèi)干擾；隨隊(duì)干擾和遠(yuǎn)距支援干擾；按其干擾方式又可以分為壓制干擾和欺騙干擾等。雷達(dá)系統(tǒng)受干擾以后，其可能受到不同程度的影響，雷達(dá)在受干擾較小時(shí)，有測(cè)量誤差，但是仍能轉(zhuǎn)入跟蹤，當(dāng)受干擾較大時(shí)，則導(dǎo)致測(cè)角、測(cè)距不穩(wěn)而不能轉(zhuǎn)入跟蹤，甚至可能燒毀雷達(dá)中的高靈敏電路，使雷達(dá)難以短時(shí)間恢復(fù)工作。因此，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境下，雷達(dá)面臨兩個(gè)突出的問(wèn)題：一是在硬打擊條件下提高雷達(dá)的生存能力；二是提高雷達(dá)的抗干擾能力。解決這兩個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵措施主要在于必須首先了解各種電子干擾的特性，同時(shí)在雷達(dá)研制階段人為地引入模擬干擾背景及研究雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)。因此本文正是基于這種考慮論述了作為干擾方式之一的壓制干擾的原理、工作方式及其電路實(shí)現(xiàn)。

2.壓制干擾的原理

壓制干擾是在敵方雷達(dá)中注入干擾信號(hào)以使真實(shí)目標(biāo)回波信號(hào)被干擾淹沒(méi)的一種有源干擾方式。它主要通過(guò)在雷達(dá)的調(diào)諧頻帶上產(chǎn)生寬帶或窄帶的有源噪聲信號(hào)，在空間輻射形成壓制干擾環(huán)境，人為地把噪聲傳給雷達(dá)的接收機(jī)，增大其輸入端的噪聲水平，降低其信噪比，從而干擾雷達(dá)正常工作。從原理上說(shuō)，由于壓制干擾信號(hào)具有與雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)部噪聲相似的特性，因而雷達(dá)接收機(jī)很難擺脫這種性質(zhì)的有源干擾。針對(duì)不同的要求，壓制干擾系統(tǒng)可以提供多種不同的干擾方式，在這里我們主要介紹兩種工作方式：寬帶干擾方式和窄帶跟蹤干擾方式。

2.1寬帶干擾方式
寬帶干擾方式又稱為全波段干擾方式，它常用來(lái)覆蓋雷達(dá)的整個(gè)調(diào)諧頻帶，它用來(lái)同時(shí)干擾所有處于這個(gè)頻段內(nèi)的雷達(dá)或干擾使用頻率捷變或高分辨波形的雷達(dá)。它又可以分為三種工作方式：寬帶噪聲干擾、噪聲閃爍于擾和掃頻干擾。

2.1.1寬帶噪聲干擾方式
寬帶噪聲干擾方式主要采用發(fā)射不間斷的大功率噪聲信號(hào)，在空間形成壓制干擾環(huán)境，從而提高對(duì)方雷達(dá)接收機(jī)的噪聲水平。但是由于功率的分散將大大減小干擾功率譜密度，從而大大縮短了有效干擾距離。寬帶干擾方式如圖1所示。

圖1寬帶噪聲干擾方式示意圖

2.1.2閃爍干擾方式
閃爍干擾方式主要實(shí)現(xiàn)在空間形成時(shí)斷時(shí)續(xù)的壓制干擾環(huán)境。該工作方式不僅降低了干擾機(jī)本身的功率消耗，而且通過(guò)間斷的大功率噪聲發(fā)射，干擾雷達(dá)正常工作。其工作方式如圖2所示，圖中旬為噪聲的中心頻率。

圖2閃爍干抗方式示意圖

2.1.3掃頻干擾方式
掃頻干擾方式主要在雷達(dá)的整個(gè)調(diào)諧頻帶內(nèi)重復(fù)進(jìn)行點(diǎn)干擾，雖然此方式不能比寬帶噪聲干擾給出更多的平均功率，但是掃頻干擾使每個(gè)雷達(dá)周期性地承擔(dān)最大可能的功率。事實(shí)證明，通過(guò)調(diào)整掃描頻率以保持雷達(dá)通帶內(nèi)的干擾時(shí)間約等于雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度，掃頻干擾方式在產(chǎn)生假目標(biāo)方面是最有效的。并且對(duì)于掃描雷達(dá)，掃頻干擾可產(chǎn)生足夠可信賴的假目標(biāo)。其工作方式如圖3所示。

圖3掃頻干擾方式示意圖
2.2窄帶跟蹤干擾方式
窄帶跟蹤干擾方式是~種點(diǎn)噪聲干擾技術(shù)，它主要使干擾機(jī)輻射的窄帶噪聲信號(hào)帶寬剛好寬到能有效地干擾雷達(dá)的工作頻段，獲得最大的干擾功率譜密度。該工作方式更容易燒毀雷達(dá)中的高靈敏電路，使對(duì)方雷達(dá)難以短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)工作。其工作方式見(jiàn)圖4.

圖4窄帶跟蹤干擾方式示意圖

3.壓制干擾的電路實(shí)現(xiàn)

本模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)了RS232串口程控與面板鍵盤操作兩種控制方式，所有操作結(jié)果通過(guò)系統(tǒng)面板上的顯示器顯示。為了保證信號(hào)相參，系統(tǒng)采用中頻和微波源分開(kāi)體制，通過(guò)中頻部分產(chǎn)生的中頻信號(hào)輸出，然后再經(jīng)過(guò)變頻處理調(diào)制到特定頻段，再經(jīng)射頻處理模塊得到相應(yīng)的壓制噪聲信號(hào)。系統(tǒng)主要包括六大功能模塊，原理框圖見(jiàn)圖5。

（1）噪聲產(chǎn)生模塊。
該模塊主要利用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行噪聲源調(diào)制，解決了以往用模擬方法實(shí)現(xiàn)的噪聲源帶寬窄、控制難等技術(shù)難題。而且更加有利于不同帶寬噪聲的程控實(shí)現(xiàn)。

（2）噪聲提取及變頻模塊。
針對(duì)不同雷達(dá)的工作頻段，噪聲提取及變頻模塊主要完成白噪聲的分段提取，然后再經(jīng)過(guò)變頻處理生成相應(yīng)頻段的壓制干擾信號(hào)。

（3）分系統(tǒng)控制器。
分系統(tǒng)控制器選用Amtd高性能單片機(jī)A髑9C5l,鍵盤和顯示器控制采用Imel公司生產(chǎn)的通用可編程I/0接口器件82/9.由于它本身可提供掃描信號(hào)，因而可代替微處理器完成鍵盤和顯示器的控制，從而減輕了主機(jī)的負(fù)擔(dān)。電路中采用了4×6矩陣鍵盤，為用戶提供功能切換、輸出通道切換及其干擾參數(shù)設(shè)置。這些參數(shù)主要包括噪聲的帶寬、閃爍頻率、掃描波頻率、衰減量等。

（4）射頻處理模塊。
射頻處理模塊主要完成功分、射頻放大、衰減等功能。

（5）計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制模塊。
計(jì)算機(jī)控制模塊主要實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程程控，通過(guò)RS232串口跟分系統(tǒng)控制模塊連接。

（6）接收模塊。
接收模塊作為壓制干擾模擬系統(tǒng)一個(gè)重要的部分，在窄帶跟蹤干擾方式中尤為重要。接收模塊設(shè)計(jì)的好壞將直接影響窄帶跟蹤干擾的性能，本模塊中由于采用了數(shù)字式鑒頻電路，從而克服了鑒頻精度低、鑒頻帶寬窄以及不易于程控等缺點(diǎn)，但是隨著鑒頻精度的提高，系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間相對(duì)滯后。所以高精度、高反應(yīng)速度的鑒頻電路正在迸一步的研究之中。

4.達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

（1）閃爍重復(fù)頻率：1Hz一30№，連續(xù)可調(diào)。
（2）掃描重復(fù)頻率：1KI-lz~201W-lz,連續(xù)可調(diào)。
（3）射頻輸出功率：30dBm（可由具體要求決定）。
（4）射頻輸出功率衰減：30dB,步進(jìn)ldB.
（5）掃頻波調(diào)制方式：鋸齒波、正弦波、三角波等。

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，電磁領(lǐng)域的斗爭(zhēng)會(huì)越來(lái)越激烈。雷達(dá)在突破傳統(tǒng)體制的同時(shí)，在不斷追求理論和技術(shù)上的新的進(jìn)步，而這一切的努力都是為了雷達(dá)能在電磁斗爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，即在電子干擾的情況下盡可能地使雷達(dá)發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)。因此提高雷達(dá)的抗干擾能力一直是一個(gè)突出問(wèn)題，然而這一切又離不開(kāi)雷達(dá)在研制階段重視抗干擾措施的改進(jìn)。并且在對(duì)付有源壓制干擾的同時(shí)，要加強(qiáng)雷達(dá)抗欺騙干擾措施的研究。本模擬系統(tǒng)作為干擾方式之一的壓制干擾已經(jīng)在雷達(dá)聯(lián)調(diào)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。