CN113093123B - 一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机及其干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机及其干扰方法，属于电子对抗技术领域。该干扰机包括：接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线、单比特接收机、干扰控制器、DDS信号发生器、干扰控制器和本振。该干扰机通过对低重频特征下的脉冲多普勒雷达进行宽脉冲覆盖干扰方法，对中高重频特征下的脉冲多普勒雷达进行多普勒虚假目标干扰方法，干扰信号和雷达信号相干，可以获得雷达信号的相干处理增益，具有干扰效率高、干扰有效性好等特点。

Description

一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机及其干扰方法
技术领域
本发明属于电子对抗技术领域，具体涉及一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机及其干扰方法。
背景技术
脉冲多普勒雷达(简称PD雷达)是在动目标显示雷达的基础上发展起来的一种新体制雷达，这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，能够在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。目前的PD雷达干扰多采用噪声干扰技术，噪声干扰技术通过对雷达信号进行粗测频，获得雷达信号频率，然后自主产生窄带瞄准式干扰、宽带阻塞式干扰，噪声干扰无法获得PD雷达的相干处理增益，需要较大的干扰功率，干扰效果差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机及其干扰方法。该干扰机及其干扰方法根据脉冲多普勒雷达的脉冲重频特征自适应产生相应的干扰信号，能够适应低重频和中高重频工作模式的脉冲多普勒雷达，干扰信号和雷达信号相干，可以获得雷达信号的相干处理增益，具有干扰效率高、干扰有效性好等特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机，包括：接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线、单比特接收机、干扰控制器、DDS信号发生器、干扰控制器和本振；所述接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线依次连接，所述本振分别与接收通道和发射通道连接，所述耦合器与单比特接收机、干扰控制器依次连接，所述干扰控制器分别与数控衰减器、本振、数字射频存储器和DDS信号发生器连接，所述DDS信号发生器与数字射频存储器连接。
进一步地，所述数字射频存储器包括依次连接的AD、存储器和DA，所述存储器与干扰控制器连接。
本发明还提供了一种所述对抗脉冲多普勒雷达的干扰机的干扰方法，包括如下步骤：
步骤S1：接收天线接收脉冲多普勒雷达辐射的射频信号，将射频信号输入接收前端，对射频信号进行放大滤波处理后输出至耦合器，分成主信号和耦合信号两路射频信号，所述主信号输出至接收通道，所述耦合信号输出至单比特接收机；
步骤S2：单比特接收机根据耦合信号侦察获取雷达射频信号频率，提取射频信号脉冲相关参数，随后将射频脉冲信号相关参数输出至干扰控制器；
步骤S3：干扰控制器根据射频信号相关参数进行干扰调制，产生时域调制信号至数字射频存储器、产生变频控制信号至本振、产生频移控制信号至DDS信号发生器、产生功率控制信号至数控衰减器；
步骤S4：本振根据干扰控制信号产生下变频本振信号和上变频本振信号分别至接收通道和发射通道；
步骤S5：接收通道将主信号通过下变频本振信号进行下变频至中频并输出至数字射频存储器，所述数字射频存储器中的AD采集模拟中频信号产生雷达信号样本；
步骤S6：数字射频存储器根据时域调制信号，对脉冲多普勒雷达信号样本进行时域脉冲调制，DDS信号发生器根据频移控制信号，控制数字射频存储器对时域调制信号进行数字混频调制，产生数字中频脉冲干扰信号；
步骤S7：数字中频脉冲干扰信号经数字射频存储器中的DA转换成模拟中频干扰信号，输出至发射通道，在发射通道中通过上变频本振信号进行上变频，再依次经数控衰减器衰减和功率放大器功率放大，产生射频干扰信号，经发射天线发射出去。
进一步地，步骤S2所述射频信号脉冲相关参数包括射频信号的频率、脉宽和脉冲重频特征。
进一步地，所述脉冲重频特征分为：低重频、中重频和高重频。
进一步地，当脉冲多普勒雷达的脉冲重频特征为低重频时，步骤S3中干扰控制器进行宽脉冲覆盖干扰调制。
进一步地，所述宽脉冲覆盖干扰调制的具体过程为：干扰控制器在时域上，根据单比特接收机输出的检波脉冲产生时域展宽调制脉冲，使干扰脉冲能够落入脉冲多普勒雷达距离跟踪波门；在频域上，对雷达信号样本进行多普勒调制，将多普勒信号落入脉冲多普勒雷达的多普勒滤波器；在能量域上，控制输出信号的幅度高于目标信号回波，使得射频干扰信号通过杂波抑制电路进入脉冲多普勒雷达的恒虚警电路，通过提高检测门限抑制真实目标。
进一步地，当脉冲多普勒雷达的脉冲重频特征为中重频或高重频时，步骤S3中干扰控制器进行多普勒虚假回波干扰调制。
进一步地，所述多普勒虚假回波干扰调制的具体过程为：干扰控制器在时域上，通过对脉冲多普勒雷达的脉冲重频进行N分频，即每第N个脉冲被转发；在频域上，对雷达信号样本进行多普勒调制，多普勒信号落入脉冲多普勒雷达的多普勒滤波器；在能量域上，控制输出信号的幅度，使干扰信号幅度和目标回波信号幅度相当；使得射频干扰信号采用多个多普勒虚假回波激励多个距离门，使脉冲多普勒雷达信号处理器过载。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：PD雷达根据其重频特征可以分为低重频、中重频和高重频，本发明根据PD雷达的重频特征提出了两种干扰信号调制方法，对低重频PD雷达采用宽脉冲覆盖干扰方法、对中高重频PD雷达采用多普勒虚假目标干扰方法；宽脉冲覆盖干扰方法能在能量域对干扰信号幅度进行控制，使干扰信号幅度随时间线性变化，与目标回波信号幅度相比，使干扰信号幅度比目标回波信号幅度高约3～10dB，且干信比取决于雷达检测目标回波所需要的信噪比；多普勒虚假目标干扰方法能在时域对接收到的雷达信号脉冲进行调制，利用PD雷达重频分频技术在中高重频雷达接收机中激励多个距离门，而中高重频PD雷达存在距离模糊，雷达信号处理器必须分选掉全部的距离模糊才能确定真实的目标距离，该时域调制方法将使PD雷达信号处理器过载，无法获得真实的目标距离信息。同时，本发明中采用数字混频技术进行干扰信号多普勒频率调制，即利用多相DDS和正交变换结构得到正交的载波和多普勒分量，分别进行相乘后相加即可得到数字频移信号序列，和传统的模拟移频电路相比，不需要混频器、滤波器等模拟电路，大大降低了干扰机的体积和功耗。
附图说明
图1为PD雷达原理框图；
图2为本发明的干扰机系统组成框图；
图3为本发明涉及的宽脉冲覆盖干扰调制框图；
图4为PD雷达自动门限检测原理图；
图5为本发明的宽脉冲覆盖干扰的工作流程图；
图6为本发明中涉及的多普勒虚假回波干扰调制框图；
图7为本发明的多普勒虚假回波干扰工作流程图；
图8为本发明的数字混频调制框图。
具体实施方式
脉冲多普勒雷达的结构示意图如图1所示，PD雷达的脉冲相干发射机在主频控制下产生一列相位稳定的脉冲，雷达信号经双工器和天线发射出去。雷达目标回波在时域上滞后于发射信号，接收信号在频域上调制了多普勒信号；雷达接收机接收目标回波，由一组调谐到信号上的窄带滤波器进行处理，并对信号进行相干积累，提取目标距离和运动速度等信息。在搜索模式中，接收机用邻接的多普勒滤波器组覆盖感兴趣的速度频带，提取特定目标，一旦截获到目标，则仅需要一个滤波器进行目标跟踪。
PD雷达根据雷达信号的脉冲重频特征可以分为三类：低重频特征、中重频特征和高重频特征。在低重频特征条件下距离不模糊，但速度模糊，能够在距离上分辨处于不同距离单元的目标；在高重频条件下速度不模糊，但距离模糊，能够在速度上分辨处于不同速度单元的目标；在中重频条件下距离和速度都模糊，但可以在雷达驻留时间内采用多个PRF来解模糊距离/速度模糊。
鉴于此，本发明提出了一种对抗PD雷达的干扰机，其结构如图2，包括：接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线、单比特接收机、干扰控制器、DDS信号发生器、干扰控制器和本振；接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线依次连接，本振分别与接收通道和发射通道连接，耦合器与单比特接收机、干扰控制器依次连接，干扰控制器分别与数控衰减器、本振、数字射频存储器和DDS信号发生器连接，DDS信号发生器与数字射频存储器连接；数字射频存储器包括依次连接的AD、存储器和DA，存储器与干扰控制器连接。本发明由DDS信号发生器产生频域调制信号，采用数字混频调制技术进行干扰信号多普勒频率调制，数字混频方法可以表示为三角函数运算：
cos[2π(f0+fd)t]＝cos(2πf0t)cos(2πfdt)-sin(2πf0t)sin(2πfdt) (1)
其中，f0为输入信号载频，fd为多普勒频移，t为时间。
数字混频调制过程如图8所示，分别利用正交变换结构和多相DDS可以得到正交的输入信号载频f0和为多普勒频移fd，对采样信号进行多相正交变换，得到多相正交信号(sin0(2πf0t),cos0(2πf0t))，(sin1(2πf0t),cos1(2πf0t))……，(sinn(2πf0t),cosn(2πf0t))，多相DDS产生多相正交多普勒调制信号，即(sin0(2πfdt),cos0(2πfdt))，(sin1(2πfdt),cos1(2πfdt))……，(sinn(2πfdt),cosn(2πfdt))。根据式(1)中的三角函数，分别进行相乘后相加即可得到数字频移信号序列，对该序列进行串并转换得到数字混频信号。
当PD雷达的脉冲重频特征为低重频时，本发明的干扰机提供了一种宽脉冲覆盖干扰方法，如图5所示，该干扰方法具体包括如下步骤：
步骤S1：接收天线接收PD雷达辐射的射频信号，将射频信号输入接收前端，对射频信号进行放大滤波处理后输出至耦合器，分成主信号和耦合信号两路射频信号，所述主信号输出至接收通道，所述耦合信号输出至单比特接收机；
步骤S2：单比特接收机根据耦合信号侦察获取雷达射频信号频率，提取射频信号脉冲相关参数，随后将射频脉冲信号相关参数输出至干扰控制器；相关参数包括射频信号的频率、脉宽和脉冲重频特征；
步骤S3：干扰控制器根据射频信号相关参数进行低重频模式下的宽脉冲覆盖干扰调制，产生时域调制信号至数字射频存储器、产生变频控制信号至本振、产生频移控制信号至DDS信号发生器、产生功率控制信号至数控衰减器，通过干扰控制器产生的干扰信号从时域、频域和能量域上对雷达信号样本进行复合调制，用于干扰低重频PD雷达；宽脉冲覆盖干扰调制过程如图3所示，宽脉冲覆盖干扰调制的具体过程为：干扰控制器在时域上，根据单比特接收机输出的检波脉冲产生时域展宽调制脉冲，使干扰脉冲能够落入PD雷达距离跟踪波门；在频域上，对雷达信号样本进行多普勒调制，将多普勒信号落入PD雷达的多普勒滤波器；在能量域上，控制输出信号的幅度高于目标信号回波。宽脉冲覆盖干扰调制过程利用雷达信号处理电路的固有缺陷来抑制雷达目标，即通过在雷达目标上叠加一个具有目标多普勒特征的展宽覆盖脉冲，使得射频干扰信号通过杂波抑制电路进入脉冲多普勒雷达的恒虚警电路，通过提高检测门限抑制真实目标。雷达信号的恒虚警检测是在噪声和杂波干扰强度变化的情况下，信号经过恒虚警处理，使虚警概率Pf保持恒定，如图4所示。干扰信号幅度随时间线性变化，和目标回波信号幅度相比，使干扰信号幅度比目标回波信号幅度高约3～10dB，干信比取决于雷达检测目标回波所需要的信噪比。宽脉冲覆盖干扰信号强度大于目标回波，PD雷达恒虚警电路在干扰信号作用下，将自动提高目标检测门限，这将使PD雷达无法正常获得真实目标。
步骤S4：本振根据干扰控制信号产生下变频本振信号和上变频本振信号分别至接收通道和发射通道；
步骤S5：接收通道将主信号通过下变频本振信号进行下变频至中频并输出至数字射频存储器，所述数字射频存储器中的AD采集模拟中频信号产生雷达信号样本；
步骤S6：数字射频存储器根据时域调制信号，对脉冲多普勒雷达信号样本进行时域脉冲调制，DDS信号发生器根据频移控制信号，控制数字射频存储器对时域调制信号进行数字混频调制，产生数字中频脉冲干扰信号；
步骤S7：数字中频脉冲干扰信号经数字射频存储器中的DA转换成模拟中频干扰信号，输出至发射通道，在发射通道中通过上变频本振信号进行上变频，再依次经数控衰减器衰减和功率放大器功率放大，产生射频干扰信号，经发射天线发射出去。
当PD雷达的脉冲重频特征为中重频或高重频时，本发明的干扰机提供了一种多普勒虚假回波干扰方法，如图7所示，该干扰方法具体包括如下步骤：
步骤S1：接收天线接收PD雷达辐射的射频信号，将射频信号输入接收前端，对射频信号进行放大滤波处理后输出至耦合器，分成主信号和耦合信号两路射频信号，所述主信号输出至接收通道，所述耦合信号输出至单比特接收机；
步骤S2：单比特接收机根据耦合信号侦察获取雷达射频信号频率，提取射频信号脉冲相关参数，随后将射频脉冲信号相关参数输出至干扰控制器；相关参数包括射频信号的频率、脉宽和脉冲重频特征；
步骤S3：干扰控制器根据射频信号相关参数进行干扰调制，产生时域调制信号至数字射频存储器、产生变频控制信号至本振、产生频移控制信号至DDS信号发生器、产生功率控制信号至数控衰减器；通过干扰控制器对雷达信号样本进行时域、频域和能量域的干扰复合调制，用于干扰中高重频PD雷达，多普勒虚假回波干扰调制过程如图6所示，具体为：干扰控制器在时域上，通过对脉冲多普勒雷达的脉冲重频进行N分频，即每第N个脉冲被转发，由中高重频PD雷达存在距离模糊的特点可知，在雷达的距离-多普勒矩阵中就将产生另外(N-1)个虚假目标；在频域上，对雷达信号样本进行多普勒调制，多普勒信号落入PD雷达的多普勒滤波器；在能量域上，控制输出信号的幅度，使干扰信号幅度和目标回波信号幅度相当；由于中高重频PD雷达存在距离模糊，雷达信号处理器必须分选掉全部的距离模糊才能确定真实的目标距离，采用多个多普勒虚假回波激励多个距离门，使PD雷达信号处理器过载。
步骤S4：本振根据干扰控制信号产生下变频本振信号和上变频本振信号分别至接收通道和发射通道；
步骤S5：接收通道将主信号通过下变频本振信号进行下变频至中频并输出至数字射频存储器，数字射频存储器中的AD采集模拟中频信号产生雷达信号样本；
步骤S6：数字射频存储器根据时域调制信号，对脉冲多普勒雷达信号样本进行时域脉冲调制，DDS信号发生器根据频移控制信号，控制数字射频存储器对时域调制信号进行数字混频调制，产生数字中频脉冲干扰信号；
步骤S7：数字中频脉冲干扰信号经数字射频存储器中的DA转换成模拟中频干扰信号，输出至发射通道，在发射通道中通过上变频本振信号进行上变频，再依次经数控衰减器衰减和功率放大器功率放大，产生射频干扰信号，经发射天线发射出去。
和传统的噪声干扰相比，本发明提出的干扰方法能适应低重频特征、中重频特征、高重频特征的PD雷达，可以获得雷达信号的相干处理增益，具有干扰效率高、干扰有效性好等特点。

Claims (5)

1.一种对抗脉冲多普勒雷达的干扰机的干扰方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：接收天线接收脉冲多普勒雷达辐射的射频信号，将射频信号输入接收前端，对射频信号进行放大滤波处理后输出至耦合器，分成主信号和耦合信号两路射频信号，所述主信号输出至接收通道，所述耦合信号输出至单比特接收机；
步骤S2：单比特接收机根据耦合信号侦察获取雷达射频信号频率，提取射频信号脉冲相关参数，随后将射频脉冲信号相关参数输出至干扰控制器；所述射频信号脉冲相关参数包括射频信号的频率、脉宽和脉冲重频特征；所述脉冲重频特征分为：低重频、中重频和高重频；
步骤S3：干扰控制器根据射频信号相关参数进行干扰调制，产生时域调制信号至数字射频存储器、产生变频控制信号至本振、产生频移控制信号至DDS信号发生器、产生功率控制信号至数控衰减器；
当脉冲多普勒雷达的脉冲重频特征为低重频时，干扰控制器进行宽脉冲覆盖干扰调制；
当脉冲多普勒雷达的脉冲重频特征为中重频或高重频时，干扰控制器进行多普勒虚假回波干扰调制；
步骤S4：本振根据干扰控制信号产生下变频本振信号和上变频本振信号分别至接收通道和发射通道；
步骤S5：接收通道将主信号通过下变频本振信号进行下变频至中频并输出至数字射频存储器，所述数字射频存储器中的AD采集模拟中频信号产生雷达信号样本；
步骤S6：数字射频存储器根据时域调制信号，对脉冲多普勒雷达信号样本进行时域脉冲调制，DDS信号发生器根据频移控制信号，控制数字射频存储器对时域调制信号进行数字混频调制，产生数字中频脉冲干扰信号；
步骤S7：数字中频脉冲干扰信号经数字射频存储器中的DA转换成模拟中频干扰信号，输出至发射通道，在发射通道中通过上变频本振信号进行上变频，再依次经数控衰减器衰减和功率放大器功率放大，产生射频干扰信号，经发射天线发射出去。
2.根据权利要求1所述对抗脉冲多普勒雷达的干扰机的干扰方法，其特征在于，所述宽脉冲覆盖干扰调制的具体过程为：干扰控制器在时域上，根据单比特接收机输出的检波脉冲产生时域展宽调制脉冲，使干扰脉冲能够落入脉冲多普勒雷达距离跟踪波门；在频域上，对雷达信号样本进行多普勒调制，将多普勒信号落入脉冲多普勒雷达的多普勒滤波器；在能量域上，控制输出信号的幅度高于目标信号回波，使得射频干扰信号通过杂波抑制电路进入脉冲多普勒雷达的恒虚警电路，通过提高检测门限抑制真实目标。
3.根据权利要求1所述对抗脉冲多普勒雷达的干扰机的干扰方法，其特征在于，所述多普勒虚假回波干扰调制的具体过程为：干扰控制器在时域上，通过对脉冲多普勒雷达的脉冲重频进行N分频，即每第N个脉冲被转发；在频域上，对雷达信号样本进行多普勒调制，多普勒信号落入脉冲多普勒雷达的多普勒滤波器；在能量域上，控制输出信号的幅度，使干扰信号幅度和目标回波信号幅度相当；使得射频干扰信号采用多个多普勒虚假回波激励多个距离门，使脉冲多普勒雷达信号处理器过载。
4.根据权利要求1所述对抗脉冲多普勒雷达的干扰机的干扰方法，所述对抗脉冲多普勒雷达的干扰机包括：接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线、单比特接收机、干扰控制器、DDS信号发生器、干扰控制器和本振；所述接收天线、接收前端、耦合器、接收通道、数字射频存储器、发射通道、数控衰减器、功率放大器、发射天线依次连接，所述本振分别与接收通道和发射通道连接，所述耦合器与单比特接收机、干扰控制器依次连接，所述干扰控制器分别与数控衰减器、本振、数字射频存储器和DDS信号发生器连接，所述DDS信号发生器与数字射频存储器连接。
5.根据权利要求4所述对抗脉冲多普勒雷达的干扰机的干扰方法，其特征在于，所述数字射频存储器包括依次连接的AD、存储器和DA，所述存储器与干扰控制器连接。
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