一種基于偽碼調(diào)相引信干擾試驗(yàn)的可行性研究＊

姜 鵬 關(guān)成斌 李曉明

（1.92941部隊(duì)92分隊(duì) 葫蘆島 125001）（2.海軍航空工程學(xué)院信息融合技術(shù)研究所 煙臺(tái) 264001）（3.91851部隊(duì) 葫蘆島 125001）

1 引言

偽碼調(diào)相引信[1～2]是在偽碼調(diào)相雷達(dá)（亦稱偽噪聲雷達(dá)，Pseudo－noise radar，PNradar）[3]的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型近炸引信。上世紀(jì)80年代初法國將偽碼調(diào)相脈沖多普勒復(fù)合調(diào)制引信應(yīng)用于“K海響尾蛇”導(dǎo)彈。該引信克服了脈沖多普勒引信由于高重復(fù)頻率使模糊距離大為縮小對(duì)抗干擾不利的缺點(diǎn)，大大提高了引信的抗干擾能力和低空作戰(zhàn)能力[4]。

近年來偽碼體制引信的抗噪聲性能、抗噪聲調(diào)幅和調(diào)頻干擾性能、抗干擾方法都得到了廣泛深入的研究[5～10]。干擾引信已成為國內(nèi)外一個(gè)非常重要的課題?，F(xiàn)階段干擾引信是對(duì)艦空導(dǎo)彈實(shí)施的最后一個(gè)電子戰(zhàn)環(huán)節(jié)，其成敗直接影響導(dǎo)彈的作戰(zhàn)性能，因此進(jìn)行有效的引信干擾試驗(yàn)非常有必要[12～14]。本文對(duì)艦空導(dǎo)彈常用的無線電引信實(shí)施干擾試驗(yàn)的可行性進(jìn)行深入研究。

2 無線電引信干擾可行性分析

干擾引信主要有兩種形式，即無源干擾和有源干擾。人為無源干擾主要是人為投放的偶極子箔條云和人為投放的無源誘餌假目標(biāo)。箔條無源干擾的特點(diǎn)是干擾頻率寬、覆蓋區(qū)域大、散射方位大、在空間漂浮時(shí)間長(zhǎng)。箔條云的反射特征與目標(biāo)反射的有用信號(hào)非常接近，可對(duì)無線電引信實(shí)施質(zhì)心干擾。箔條制造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)適用，許多作戰(zhàn)飛機(jī)都裝備箔條干擾彈，所以箔條干擾一直是無線電引信最常遇到的干擾模式。

無線電引信有源干擾必須經(jīng)過偵察、截獲、分析引信發(fā)射信號(hào)，然后引導(dǎo)干擾設(shè)備根據(jù)頻率對(duì)準(zhǔn)、功率對(duì)準(zhǔn)、干擾時(shí)機(jī)三個(gè)條件進(jìn)行干擾。引信從遠(yuǎn)距離解封到引爆之間的時(shí)間僅有幾十毫秒，過去的干擾機(jī)很難滿足實(shí)時(shí)性。但先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)、高速芯片技術(shù)已應(yīng)用到電子干擾領(lǐng)域，國外先進(jìn)的機(jī)載干擾機(jī)可在幾個(gè)毫秒甚至更短的時(shí)間內(nèi)就能完成對(duì)引信信號(hào)搜索、處理以及干擾信號(hào)發(fā)射。本文主要基于有源干擾模式進(jìn)行深入的研究。

另外，現(xiàn)在許多戰(zhàn)機(jī)都有預(yù)警系統(tǒng)，它可以在引信工作前使偵察接收機(jī)從方位上提前對(duì)準(zhǔn)引信，減少截獲引信信號(hào)的時(shí)間。而且即使無法準(zhǔn)確測(cè)量引信工作頻率，也可提前進(jìn)行大功率掃頻干擾或阻塞干擾。

3 有源干擾機(jī)理及其模型建立

記持續(xù)時(shí)間有限信號(hào)集合為

式中T表示給定信號(hào)的持續(xù)時(shí)間；x（t，α）為實(shí)函數(shù)；α＝（a1，a2，…，an）為n維向量；ai（i＝1，2，…，n）表示該信號(hào)的獨(dú)立特征參量，Λ表示獨(dú)立特征參量的完備集合。則脈沖體制引信發(fā)射的信號(hào)xp（t，α）∈SD（T）。

脈沖體制引信發(fā)射信號(hào)xp（t，α）構(gòu)成下列集合

式中L2（0，T）為賦范線性空間，稱為L(zhǎng)2（0，T）引信信號(hào)空間，向量α的特征參量由給定脈沖引信的工作體制及其工作方式?jīng)Q定。Eu為正實(shí)數(shù)，表示信號(hào)能量。

在某時(shí)刻t＝t0，x（t，α）＝x（t，α0），α中的元素αi將取某一定值αi0（i＝1，2，…，n），即α＝α0＝（α01，α02，…，αn0），稱一切可能的α全體為引信的工作特征空間，記為W，其維數(shù)由引信的工作體制和工作方式?jīng)Q定。由于引信分辨參數(shù)的能力有限，其回波信號(hào)x（t，α′）在W中并非是一個(gè)理想的點(diǎn)，而是占據(jù)著一個(gè)以α′為中心的n維區(qū)域。

式中E為正實(shí)數(shù)，表示干擾信號(hào)能為干擾信號(hào)的特征向量。干擾信號(hào)x（t，αJ）∈J，成功干擾引信的充要條件是干擾x（t，αJ）滿足

圖1 有源干擾的不分辨區(qū)域V

即使干擾信號(hào)x（t，αJ）落入回波信號(hào)x（t，α′）的不分辨區(qū)V。一般來說無線電引信靠探測(cè)目標(biāo)的距離或速度信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，所以n通常取2，即n＝2時(shí)，干擾信號(hào)不分辨區(qū)域V，如圖1所示。這主要取決于：1）干擾方能否截獲引信信號(hào)；2）干擾方能否在空間形中解調(diào)出引信信號(hào)；3）引信接收機(jī)的信號(hào)處理方法和抗干擾措施。

4 偽碼調(diào)相引信干擾機(jī)實(shí)現(xiàn)方案

4.1 干擾機(jī)組成及工作原理

本文給出一種可用于機(jī)載的偽碼調(diào)相引信干擾機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案，其原理框圖如圖2所示，工作原理及過程如下：

圖2 偽碼調(diào)相引信干擾機(jī)原理框圖

首先將天線接收到的載波為fR1～fR2的偽碼調(diào)相引信信號(hào)與第一本振相混頻，得到第一中頻fI1～fI2，再與掃頻振蕩器的掃頻信號(hào)相混頻，得到固定中頻信號(hào)fI；然后對(duì)fI進(jìn)行相位解調(diào)，獲得相干載波fI和引信調(diào)制信號(hào)（即偽碼序列）。干擾時(shí)由選擇控制器選擇采用欺騙干擾還是壓制干擾。

當(dāng)進(jìn)行瞄準(zhǔn)式欺騙性干擾時(shí)，首先對(duì)解調(diào)出的偽碼序列進(jìn)行整形、識(shí)別和延時(shí)重構(gòu)；然后將重構(gòu)后的偽碼序列調(diào)制在第一中頻fI1～fI2上，再經(jīng)與第一本振混頻后，信號(hào)已準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)引信輻射信號(hào)頻率；最后經(jīng)功率放大后由發(fā)射天線發(fā)射干擾信號(hào)。在偽隨機(jī)碼一個(gè)周期的循環(huán)延遲中，必然有一個(gè)時(shí)刻與引信預(yù)定距離上的信號(hào)延遲相對(duì)應(yīng)，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)引信的欺騙性干擾。由于此干擾信號(hào)具有引信目標(biāo)回波信號(hào)的所有特征，且信號(hào)有一定的強(qiáng)度，引信很難對(duì)此信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。

當(dāng)進(jìn)行窄帶壓制性干擾時(shí)，首先對(duì)解調(diào)出的偽碼序列進(jìn)行整形、識(shí)別；然后進(jìn)行偽碼頻率識(shí)別，再產(chǎn)生同頻率的時(shí)鐘信號(hào)用以產(chǎn)生偽噪聲；最后將產(chǎn)生的偽噪聲先調(diào)制在第一中頻fI1～fI2上，再經(jīng)與第一本振混頻后，經(jīng)功率放大由發(fā)射天線發(fā)射出去。干擾信號(hào)具有白噪聲的所有特征，且信號(hào)有一定的強(qiáng)度。噪聲的隨機(jī)性可能破壞引信的信號(hào)檢測(cè)能力，也可能破壞引信接收信號(hào)的幅度和相位關(guān)系，使引信自身的相關(guān)接收失效，從而達(dá)到干擾引信的目的。當(dāng)噪聲干擾信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，有可能使引信接收電路飽和而失去工作能力。

4.2 重要模塊實(shí)現(xiàn)方案

1）解調(diào)電路：本干擾機(jī)采用相干解調(diào)法對(duì)引信信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。偽碼調(diào)相引信信號(hào)的載波頻率一般都在微波段，在這么高的頻率上工作的解調(diào)芯片很少，所以本干擾機(jī)通過兩次變頻，把頻率變到中頻，然后再解調(diào)。對(duì)偽碼調(diào)相信號(hào)進(jìn)行相干載波提取有同相正交環(huán)、非線性變換－濾波法、逆調(diào)制環(huán)和判決反饋環(huán)等方法。本干擾機(jī)選用同相正交環(huán)法，因?yàn)橥嗾画h(huán)在提取相干載波的同時(shí)可直接得到調(diào)制信號(hào)，簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)。

2）調(diào)制電路：經(jīng)識(shí)別重構(gòu)后的偽碼序列與原引信的偽碼序列大致一致，需用它調(diào)制同頻同相的本地載波，然后發(fā)射出去。偽碼調(diào)相電路由集成0／π調(diào)相器、偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器、載波信號(hào)源組成，其原理框圖如圖3所示。

圖3 偽碼調(diào)相電路原理框圖

3）偽噪聲源：偽噪聲源實(shí)際上就是偽碼序列產(chǎn)生器，要實(shí)現(xiàn)對(duì)偽碼調(diào)相引信的窄帶壓制性干擾，偽噪聲的碼元寬度必須與偽碼調(diào)相引信的碼元寬度相等，而碼元寬度是由產(chǎn)生偽碼序列的時(shí)鐘頻率決定。這樣就需要產(chǎn)生出與引信信號(hào)偽碼頻率同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，偽噪聲實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖4所示。

圖4 偽噪聲實(shí)現(xiàn)原理框圖

5 結(jié)語

本文對(duì)艦空導(dǎo)彈引信干擾試驗(yàn)的可行性進(jìn)行了研究，提出一種針對(duì)偽碼調(diào)相無線電引信進(jìn)行有源干擾的實(shí)現(xiàn)方案。方案所用干擾機(jī)理正確，并充分考慮了小型化、硬件成本等問題，但系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)與研制還需更加深入的研究與論證。

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