干扰条件下常规雷达效能评估

收稿日期:1999211210

作者简介:李建勋(19692),男,副教授,西安电子科技大学博士后.

干扰条件下常规雷达效能评估

李建勋,刘卫东,廖桂生,吴顺君

(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安　710071)

摘要:雷达对抗中干扰和抗干扰相互斗争的结果,促进了干扰技术和抗干扰技术的发展.文中着眼于典

型抗干扰措施,将干扰与抗干扰置于同一个平台上,系统研究了干扰条件下常规雷达的效能评估,即抗

干扰效果.该研究对于雷达系统的应用和发展有一定的理论价值.

关键词:干扰;抗干扰;效能评估

中图分类号:T N951;T N957 文献标识码:A 文章编号:100122400(2000)0420520204

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L I J i a n 2xun ,L IU We i 2dong ,L IAO Gu i 2s he ng ,W U S hun 2j un

(National K ey L ab.of Ra da r Signal Proces sing ,X idian Univ.,X i ′an

710071,China )Abs t r a c t :　Ra da r j am mi ng a nd a n t i 2j am mi ng a r e a p a i r of c on t r a d i c t i ons ,a nd i t s

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s t udy wi l l ha ve s ome e f f e c t on r a da r app l i c a t i on.

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在现代战争中,雷达往往要在复杂的电磁环境中工作,所以,雷达抗干扰是十分重要的问题.关于雷达效能评估已有许多的成果[1,2],但是存在着以下的不足:(1)干扰和抗干扰效能评估是分开进行的,即不是在同一个平台下进行研究,这是不符合实际情况的;(2)抗干扰效果的评估将抗干扰措施,尤其是信号处理机中的抗干扰措施作为一个整体研究,即作为一个黑盒子,只考虑输入输出特性,对于内部各干扰措施不予具体考虑,从而不利于研究的深入和干扰、抗干扰措施的改进.针对上述不足,将干扰与抗干扰放在同一个平台下,在系统分析典型抗干扰措施基础之上,研究了干扰条件下常规雷达的效能,即抗干扰效果,有助于雷达干扰与抗干扰技术的发展.

1　干扰效能评估思想

针对干扰对抗实际环境,干扰效果度量的基本框架如图1.图中环境信号模型主要是建立目标、噪声环图1　干扰效果度量框图境以及干扰信号模型,用于模拟接收信号.信号处理机的时空滤波特性

是其抗干扰的主要措施,包括脉冲压缩、宽限窄电路、动目标显示或检

测和恒虚警技术等数学模型.各种抗干扰措施输入前后的信干比增益

是主要的度量指标.干扰效果度量则是建立干扰效果度量准则,从而根据抗干扰措施前后总的信干比增益,评价其干扰效果.

笔者主要关心雷达接收端和恒虚警检测前端的信干比变化,以及由此带来的对雷达最大作用距离(噪声压制干扰)和显示器终端假目标个数(欺骗假目标干扰)的影响.建立了各抗干扰措施的数学模型,并利用信

2000年8月

第27卷　第4期　西安电子科技大学学报(自然科学版)

J OU RNAL OF XID IAN UNIV ERS I TY Aug.2000

Vol.27　No.4

干比的测量结果合理完善该数学模型,从而可以深入地研究干扰效果度量问题.

总之,干扰条件下常规雷达效能评估的理论基础为等效信干比,即主要取决于信干比的变化或信号增益.而信干比的变化也正体现了雷达的时空滤波特性.因此,干扰效果将主要取决于信干比的变化.这便是效果评估的理论基础之所在.

2　干扰效能指标

最大作用距离是雷达重要的战术技术指标.干扰对雷达威力影响的一个重要方面就是最大程度缩短雷达的作用距离.对于噪声压制性干扰和杂波性欺骗干扰采用暴露半径(雷达最大作用距离)或者干扰前后的相对变化进行度量.

当考虑各种干扰措施带来的信干比增益时自由空间雷达的最大作用距离为[8]

R 4max j =

P t G t A r σ・10R S J /10(4π)2D K T B 1N F +Q P j G j A r (θ)γj 4πR 2j ,(1)

式中P t 为发射功率;G t ,A r 为天线最大辐射方向的增益及接收面积;K 为波尔兹曼常数;T 为环境温度;B 1为接收机总带宽;N F 为接收机噪声系数;D 为检测因子,它由虚警概率P f 和发现概率P D 所决定的;R S J 为信干比增益包括天线方向图主副瓣增益,脉冲压缩增益,宽限窄电路增益,AMTI ,MT D 和脉冲积累等抗干扰措施针对具体雷达的具体有机组合.

3　典型抗干扰措施建模

某低空雷达抗干扰措施数学模型见图2.

图2　低空雷达抗干扰措施数学模型311　噪声调频干扰

噪声调频干扰是目前应用最广的压制式干扰,它可以方便地获

取较宽的频带宽度.其电压表达式为

e (t )=E cos [ω0t +θ(t )]　,

(2)其中θ(t )=∫t 0K f ξ(τ)d τ　,(3)

K f 为调频指数,ξ(τ)是调制噪声电压,它服从均值为零、方差为σ2ξ的高斯分布.e (t )的功率谱密度为

G (f )=12E 21(2π)1/2f e exp -(f -f 0)22f 2e

　,(4)f e =12

πK f ・σξ　.(5) 如果干扰中心频率为f 0,接收机中心频率为f s ,线性系统传输函数用矩形表示,频带B 1内传输系数K 0(包括从干扰进入接收机直至线性系统输出为止整个传输系统),则到达接收机的干扰功率P rj 为

P rj =P j G j

4πR 2j A r γj ,(6)

P j ,G j 分别为干扰机功率,指向雷达方向的干扰天线增益,A r 为雷达天线有效接收面积,γj 为极化系数.

当雷达进行捷变时,其效果相当于降低干扰机的功率.假设频率捷变后带宽为不捷变时的两倍,则相当于干扰机功率密度下降了一半.

312　雷达接收机接收信号模型

常用雷达信号为窄带信号,其发射信号可以表示为

s (t -nT )=Re [u (t -nT )exp (j ω0(t -nT ))]　,(7)

式中Re 表示取实部;u (t )为调制信号的复数包络;ω0为发射角频率,即工作频率,而T 则为脉冲重复频率.

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