CN110824441A - 基于时间调制技术的欺骗式干扰系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统及方法，包括依次连接的：接收组件、接收信号时间调制模块、功率放大器、发射信号时间调制模块和发射组件，接收信号时间调制模块与发射信号时间调制模块之间连接有数字控制模块(8)；数字控制模块控制接收信号时间调制模块将所述接收组件接收到的线性调频探测信号周期性调制到多个调频斜率相同的谐波上，将调制信号放大后通过发射信号时间调制模块进一步进行调制生成干扰信号，再通过所述发射组件发射。本发明可以实现针对对方探测系统的多个虚假目标式的欺骗式干扰，同时通过适当调节调制频率和调制时序可以有效改变虚假目标的数量、位置和等效辐射面积等信息。

Description

基于时间调制技术的欺骗式干扰系统及方法

技术领域

本发明涉及电子对抗领域，具体地，涉及一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统及方法。

背景技术

线性调频信号是脉冲压缩体制雷达中最常见的探测信号，其具有诸多方面的优势。线性调频信号的宽脉冲可以提高发射平均功率，保证雷达足够大的作用距离，同时信号的大带宽可以保证回波信号经过脉冲压缩算法处理后可以获得较高的距离分辨率。线性调频信号的使用可以较好的解决雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾，因此，其被广泛的使用于雷达的探测、成像等应用中。

针对使用线性调频信号的脉冲压缩体制雷达，诸多国家投入大量的资源与人力进行雷达电子对抗相关理论与技术的深入系统研究，其中一种使用数字射频存储器的干扰技术可以有效地实现欺骗式干扰。通过对对接收到的线性调频探测信号进行高速数字采样、量化、存储，可以实现对输入射频信号的高精度复制，再对存储的信号进行延时或移频等操作后再次转发出去，则可以实现对对方雷达的欺骗式干扰。

基于数字射频存储器的干扰机主要包括以下功能组成部分：下混频器、采样量化编码器(数模转换器)、存储器、译码器(数模转换器)、上混频器。其工作原理为：干扰机首先基于电子侦察信息准确地截获到雷达系统发射出的探测信号，使用下变频器将其变换为中频信号，再利用高速模数转换器采样并进一步经量化为数字信号，再将数字信号的取值存储进存储部件中。之后，在控制器的控制之下，根据干扰策略和干扰类型的需要在特定的时刻以特定的方式调制存储器里数字信号，数字信号通过译码处理形成离散时间信号，再经高速数模转换器形成连续中频信号，由上变频器将其调制为高频信号，则可以由干扰机发射系统将其定向辐射出去完成干扰任务。

可以看到，基于数字射频存储器的干扰机结构和工作方式较为复杂，计算量也大，其成本相应也较高。同时，由于干扰时对接收信号的处理步骤较多也会需要一定处理的时间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统及方法。

根据本发明提供的一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，包括依次连接的：接收组件、接收信号时间调制模块4、功率放大器5、发射信号时间调制模块6和发射组件，接收信号时间调制模块4与发射信号时间调制模块6之间连接有数字控制模块8；

数字控制模块8控制接收信号时间调制模块4将所述接收组件接收到的线性调频探测信号周期性调制到多个调频斜率相同的谐波上，将调制信号放大后通过发射信号时间调制模块6进一步进行调制生成干扰信号，再通过所述发射组件发射。

优选地，所述接收组件包括依次连接的：接收天线模块1、带通滤波器模块2和低噪声放大器模块3，所述发射组件包括：发射天线模块7。

优选地，接收信号时间调制模块4和发射信号时间调制模块6包括一个周期性调制的单刀多掷开关射频开关，或一个功分网络与多个周期性调制的单刀单掷射频开关，其中所述单刀单掷开关的数量与接收天线模块1和发射天线模块7中天线单元的数量一一对应。

优选地，带通滤波器模块2和低噪声放大器模块3分别包括一个或多个带通滤波器和低噪声放大器，接收天线模块1的天线单元数量与带通滤波器和低噪声放大器数量一一对应。

优选地，接收信号时间调制模块4和发射信号时间调制模块6包括功分网络与数字移相器的组合，所述数字移相器为1比特以上的任意比特移相器。

优选地，接收信号时间调制模块4和发射信号时间调制模块6包括功分网络与周期性调制单刀多掷射频开关的组合。

优选地，在接收信号时间调制模块4包括周期性调制开关的情况下：

在发射天线模块7为单个天线单元时，采用传输线代替发射信号时间调制模块6；

在发射天线模块7为多个天线单元时，采用功分网络代替发射信号时间调制模块6。

优选地，在发射信号时间调制模块6包括周期性调制开关的情况下：

带通滤波器模块2移动至接收信号时间调制模块4与功率放大器5之间；

在接收天线模块1为单个天线单元时，采用传输线代替接收信号时间调制模块4；

在发射天线模块7为多个天线单元时，采用功分网络代替接收信号时间调制模块4。

优选地，接收信号时间调制模块4和发射信号时间调制模块6包括等分功分网络、不等分功分网络或可重构功分网络。

根据本发明提供的一种基于时间调制技术的欺骗式干扰方法，采用上述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，执行如下操作：

数字控制模块8控制接收信号时间调制模块4将所述接收组件接收到的线性调频探测信号周期性调制到多个调频斜率相同的谐波上，将调制信号放大后通过发射信号时间调制模块6进一步进行调制生成干扰信号，再通过所述发射组件发射。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明可以实现针对对方探测系统的多个虚假目标式的欺骗式干扰，同时通过适当调节调制频率和调制时序可以有效改变虚假目标的数量、位置和等效辐射面积等信息。

2、本发明具有结构简单和成本低的优点，尤其适用于电子对抗中针对探测雷达和合成孔径成像雷达的干扰。

3、本发明中采用的都是模拟器件，无需信号处理的额外时间，具有干扰时反应速度快的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的基本结构框图。

图2为干扰信号的时频关系图。

图3为施例1中的干扰信号经过匹配滤波后的时域波形。

图4为施例2中的干扰信号经过匹配滤波后的时域波形。

图5为施例3中数字移相器的调制时序。

图6为施例3中的干扰信号经过匹配滤波后的时域波形。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，如图1所示，包括接收天线模块1、带通滤波器模块2、低噪声放大器模块3、接收信号时间调制模块4、功率放大器5、发射信号时间调制模块6、发射天线模块7和数字控制模块8；接收天线模块1依次连接带通滤波器模块2、低噪声放大器模块3和接收信号时间调制模块4，接收信号时间调制模块4连接功率放大器5、发射信号调制模块6和发射天线模块7，数字控制模块8分别连接接收信号时间调制模块4和发射信号时间调制模块6。数字控制模块8为专用型或通用型可编程逻辑器件，用于实现对接收信号时间调制模块和发射信号时间调制模块中射频开关的周期性调制。

假设对方发射的线性调频信号载频为f₀＝100MHz，带宽为B＝10MHz，时长T＝100μs，调频斜率为μ＝B/T＝10¹¹，所述的接收天线模块和发射天线模块阵元数N＝8，阵元间距d＝λ/2，λ＝c/f₀为入射信号的波长，c为电磁波在真空中传播的速度。图2所示为接收到的探测信号经过调制后，产生的干扰信号的时频关系图。图中可以看到，在对方探测信号经过时间调制后，干扰信号可以表示为无限个线性调频谐波信号之和，而这些线性调频谐波信号之间相邻谐波的载波频率之差为开关的调制频率。

接收信号经过带通滤波器模块和低噪声放大器模块并被接收信号时间调制模块调制后，调制信号经过功率放大器放大并被发射信号时间调制模块再次调制生成干扰信号，其可以表示为

其中θ表示探测信号入射角度，t表示信号时刻，S_r(θ,t)表示系统发射的干扰信号，rect函数表示为rect(t/T)＝1，(|t/T|≤1)，T为线性调频信号脉冲长度，μ表示入射信号的调频斜率，m表示第m次谐波的序号，N表示发射天线模块所使用的天线阵元数，n表示阵元序号，a_m,n表示第n阵元的第m次谐波的傅里叶系数，j表示虚数符号，d表示阵元间距，β＝2π/λ表示阵列波数，λ＝c/f₀表示入射探测信号波长，f₀表示干扰信号的载波频率，c表示光在真空中的速度。为简单起见，假设接收信号时间调制模块与发射信号时间调制模块的调制频率相同，f_p表示射频开关的调制频率。

将干扰信号输入到发射端转发给对方系统，对方系统接收到干扰信号后利用脉冲压缩算法对其进行匹配滤波后，匹配滤波器的输出信号可以表示为：

其中，S_o(θ,t)表示匹配滤波器输出信号，表示匹配滤波器的响应函数，t₀表示信号由发射到回波信号接收的时间差，u表示回波信号延时，

表整个阵列的第m次谐波的傅里叶系数，sinc函数表示为sinc(x)＝sin(πx)/πx。可以看到，当对方系统中接收到经过转发的干扰信号进行脉冲压缩后，匹配滤波器的输出结果会出现很多的峰值点，从而完成针对对方系统的欺骗式干扰。

实施例1：

假设对方发射探测信号相对阵列的法相方向方位角为θ＝15°，接收到对方的探测信号后，保持发射信号时间调制模块与接收信号时间调制模块的调制频率相同，各个射频开关在单位周期内依次打开进行时间调制，其调制周期为T_p＝1μs，调制频率f_p＝1MHz，在一个调制周期内，每个天线单元接通时间为0.125μs。图3给出了对方接收到干扰系统所发射的干扰信号并进行匹配滤波后输出的时域波形，图中可以看出，干扰信号经过匹配滤波器后的输出信号具有多个峰值点。由于干扰信号各阶谐波中线性调频信号与原信号在时频域上有一定的重合，因此利用脉冲压缩算法处理后，将会产生多个不同延时的脉冲压缩峰值点，其可以看做是多个谐波信号经过脉冲压缩的累加。假设非干扰信号延时信号t₀＝0，脉冲压缩后峰值点所在的位置为t＝0μs，图中用圆形符号标示其峰值点，而干扰信号经过脉冲压缩后的峰值点使用上三角符号标示。可以看到干扰系统对对方的探测系统造成了多个虚假目标的欺骗式干扰。

实施例2：

假设对方发射探测信号相对阵列的法相方向方位角为θ＝55°，接收到对方的探测信号后，接收信号时间调制模块与发射信号时间调制模块的调制频率不相同，各个射频开关在单位周期内依次打开进行时间调制。接收信号时间调制模块的调制周期为T_p＝1μs，调制频率f_p＝1MHz，而发射信号时间调制模块的调制周期为T_p＝2μs，调制频率f_p＝0.5MHz。图4给出了对方接收到干扰系统所发射的干扰信号并进行匹配滤波后输出的时域波形，图中可以看出，干扰信号经过匹配滤波器后的输出信号依然具有多个峰值点，但是各个干扰信号的峰值点之间的时间间隔发生了改变。由于发射信号时间调制模块的调制频率降低了，与对方脉冲压缩系统中用作匹配的信号在时频域上有重合的谐波数量也增加了，因此相应的虚假目标在时域上的间隔也变小，同时相应的虚假目标峰值点的能量也有所变化。这说明了通过合理调节调制频率，可以有效改变虚假目标的数量、位置、等效辐射面积等信息。

实施例3：

假设对方发射探测信号相对阵列的法相方向方位角为θ＝35°，接收信号时间调制模块开关全部闭合，不进行时间调制，而发射信号时间调制模块中使用1比特数字移相器进行周期性调制，移相器相位调制时序如图5所示，调制周期为T_p＝2μs，调制频率f_p＝0.5MHz。图6给出了对方接收到干扰系统所发射的干扰信号并进行匹配滤波后输出的时域波形，图中可以看出，通过单位周期内相位在0度和180度进行等占空比调制，干扰信号中可以对消掉原有对方发射的探测线性调频信号。在理想情况下，所有偶数次谐波的能量也都被对消掉，能量都集中于奇数次谐波中。因此，使用数字移相器的时间调制模块可以有效的控制干扰信号中原有探测信号的信息，在实现欺骗式干扰的情况下具有更好地隐蔽效果。

根据本发明提供的一种基于时间调制技术的欺骗式干扰方法，采用上述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，执行如下操作：

数字控制模块8控制接收信号时间调制模块4将所述接收组件接收到的线性调频探测信号周期性调制到多个调频斜率相同的谐波上，将调制信号放大后通过发射信号时间调制模块6进一步进行调制生成干扰信号，再通过所述发射组件发射。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，包括依次连接的：接收组件、接收信号时间调制模块(4)、功率放大器(5)、发射信号时间调制模块(6)和发射组件，接收信号时间调制模块(4)与发射信号时间调制模块(6)之间连接有数字控制模块(8)；

数字控制模块(8)控制接收信号时间调制模块(4)将所述接收组件接收到的线性调频探测信号周期性调制到多个调频斜率相同的谐波上，将调制信号放大后通过发射信号时间调制模块(6)进一步进行调制生成干扰信号，再通过所述发射组件发射。

2.根据权利要求1所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，所述接收组件包括依次连接的：接收天线模块(1)、带通滤波器模块(2)和低噪声放大器模块(3)，所述发射组件包括：发射天线模块(7)。

3.根据权利要求2所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，接收信号时间调制模块(4)和发射信号时间调制模块(6)包括一个周期性调制的单刀多掷开关射频开关，或一个功分网络与多个周期性调制的单刀单掷射频开关，其中所述单刀单掷开关的数量与接收天线模块(1)和发射天线模块(7)中天线单元的数量一一对应。

4.根据权利要求2所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，带通滤波器模块(2)和低噪声放大器模块(3)分别包括一个或多个带通滤波器和低噪声放大器，接收天线模块(1)的天线单元数量与带通滤波器和低噪声放大器数量一一对应。

5.根据权利要求1所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，接收信号时间调制模块(4)和发射信号时间调制模块(6)包括功分网络与数字移相器的组合，所述数字移相器为1比特以上的任意比特移相器。

6.根据权利要求1所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，接收信号时间调制模块(4)和发射信号时间调制模块(6)包括功分网络与周期性调制单刀多掷射频开关的组合。

7.根据权利要求2所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，在接收信号时间调制模块(4)包括周期性调制开关的情况下：

在发射天线模块(7)为单个天线单元时，采用传输线代替发射信号时间调制模块(6)；

在发射天线模块(7)为多个天线单元时，采用功分网络代替发射信号时间调制模块(6)。

8.根据权利要求2所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，在发射信号时间调制模块(6)包括周期性调制开关的情况下：

带通滤波器模块(2)移动至接收信号时间调制模块(4)与功率放大器(5)之间；

在接收天线模块(1)为单个天线单元时，采用传输线代替接收信号时间调制模块(4)；

在发射天线模块(7)为多个天线单元时，采用功分网络代替接收信号时间调制模块(4)。

9.根据权利要求2所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，其特征在于，接收信号时间调制模块(4)和发射信号时间调制模块(6)包括等分功分网络、不等分功分网络或可重构功分网络。

10.一种基于时间调制技术的欺骗式干扰方法，其特征在于，采用权利要求1至9任意一项所述的基于时间调制技术的欺骗式干扰系统，执行如下操作：

数字控制模块(8)控制接收信号时间调制模块(4)将所述接收组件接收到的线性调频探测信号周期性调制到多个调频斜率相同的谐波上，将调制信号放大后通过发射信号时间调制模块(6)进一步进行调制生成干扰信号，再通过所述发射组件发射。

Images