雷达干扰信号的仿真与研究

1 引言

雷达干扰信号的仿真与研究是电子对抗领域的核心内容，对于理解现代雷达系统的脆弱性、设计有效的抗干扰策略以及开发新型干扰技术至关重要。本文通过对各类雷达干扰的作用激励及对雷达信号处理链路的破坏方式进行建模与仿真，使用 MATLAB 建立了精确的雷达系统模型和干扰信号模型，定量评估不同干扰样式在不同场景下对雷达探测、跟踪性能的影响，为设计、验证和优化雷达抗干扰算法提供仿真平台和依据。随着雷达技术的演进和 AI 的融入，该领域的研究将面临新的挑战和机遇。

2 雷达干扰信号的分类建模与仿真

雷达干扰总的来说分为两类：压制性干扰和欺骗性干扰。压制性干扰的主要作用是使雷达的目标发现概率下降，其基本原理是：增大雷达接收机外部噪声，使信噪比趋近或低于检测门限，造成雷达无法检测目标信息，或增加足够多的脉冲信号使其信号处理系统工作饱和。欺骗性干扰是指发射或转发以幅度、频率、相位进行调制的间断或连续信号，使敌方雷达产生多方向、多批次的假目标，以扰乱敌雷达的跟踪和检测。

干扰样式包括噪声压制干扰、密集假目标干扰、组合干扰等。其中，噪声压制干扰包括：宽带阻塞压制干扰、窄带瞄准压制干扰、扫频压制干扰。

2.1 宽带阻塞干扰

宽带阻塞干扰信号的频带宽度通常可以达到雷达带宽的几十倍，上百倍，甚至覆盖雷达的一个工作频段。宽带阻塞式干扰不需要知道雷达信号的详细情况，只要打开干扰机，在它频率范围内的雷达都将受到干扰。其原理如下示意图 1 所示，其中实现为干扰频谱，虚线为雷达信号频谱。

图1 宽带阻塞干扰原理图

干扰中心频率： f_s∈[f_j-Δf_j/2，f_j+Δf_j/2] （1）干扰瞬时带宽： Δf_j>5Δf_r （2）

其行为过程描述如下：

（a）产生高斯白噪声模块；

（b）采用线性扫频函数加高斯随机过程的方式，生成噪声频率调制函数；调频噪声生成方式为：

其中， f₀ 为干扰中心频率， U_J 为常数， f（t） 为噪声频率调制函数。噪声频率调制函数 f（t）是一个零均值平稳随机过程；

（c）进而生成零中频调频噪声信号；

（d）通过频率调制，将干扰中心频点搬移到中频相应频点；

图2 干扰带宽为3GHz 的干扰信号频谱

图 2 显示的是使用雷达信号模拟器向干扰产生软件输入雷达模拟信号，设定干扰中心频率为 1350MHz，干扰带宽为 3GHz，所生成的雷达干扰信号的频谱图。可以看到，干扰源产生的强大信号噪声信号占据了较大的频谱宽度，能在频域上对正常的通信信号形成压制效果。

当干扰信号进入接收机前端时，可能会导致接收机的线性动态范围被超出，引发非线性失真现象。

由于阻塞式干扰的干扰频带较宽，可以相应地降低频率引导精度的要求，并且可以同时干扰∆fj带内的所有雷达，包括在带内频率捷变、频率分集的雷达。阻塞式干扰的主要缺点是在∆fj带内的干扰功率密度低，特别是在没有雷达信号频谱存在的频域也存在干扰能量，造成干扰功率的浪费。

2.2 窄带瞄准

为了提高干扰效能，避免宽带阻塞中一些固有的缺陷，可以采用窄带瞄准样式的干扰，原理如下图 3 所示。瞄准式干扰的主要优点是在雷达信号频带内的干扰功率强，因而也是遮盖式干扰的重要方式之一。

图3 窄带瞄准干扰原理图

窄带瞄准的干扰中心频率： f_j≈f_s 干扰瞬时带宽： Δf_j≈（2～5）Δf_r

其行为过程描述如下：

（a）产生高斯白噪声模块；

（b）测得雷达信号中心频率 f_s 和谱宽 Δf_r ；

（c）将干扰信号频率 f_j 调谐到 f_s 处；

（d）用尽可能窄的 Δf_j 覆盖 Δf_r ，并耦合高斯白噪声模块。

图4 偏于基带 30MHz 的干扰信号频谱

其仿真图像如图 4 所示，可以看到干扰信号的中心频率与雷达信号非常接近，且在目标频带内的功率大，且由于两者之间的相位差异，从而导致被干扰信号的性能下降。

2.3 密集假目标

密集假目标干扰是指干扰机通过中心管理控制系统提供的引导参数，对接收到的有效脉冲信号进行复制、延迟以及叠加，在距离向上获得处理增益，从而在真实目标的前后向产生一定数目的等间距或随机间距密集假目标的一类线状欺骗干扰方式，其数据处理流程见图5。

图 5 密集假目标处理流程图

密集假目标干扰行 为过程描述如下：

1） 根据采样时序对数据采样存储，以最大脉宽设计存储深度。

2） 样本缓存：16 路平行缓存区构成缓存池，每路样本之间间隔目标间距，见图7；

3） 多普勒调制；

4） 样本累加平均；

5） 数据流插值到相应采样率的数据流。

图6 密集假目标延时示意图

图 6 所示为 4 个假目标 的仿真信号图，随着假目标密度的增加，雷达的探测概率会

显著下降，当假目标密度达到一定程度时，雷达甚至无法探测到真实目标。

2.4 组合干扰

干扰模式中宽带阻塞、窄带瞄准、密集假目标干扰等干扰样式的实现方式有独立产生的模块，有共用核心的模块。组合干扰时，可以将以上几种干扰样式按照一定的规则进行组合，从而产生更加灵活的干扰样式。根据干扰决策控制指令，选择不同样式进行波形叠加组合，或者时序分配组合其行为过程描述如下：

1） 通过采样波门缓存样本数据；

2） 干扰决策模块下发干扰样式参数，解析控制参数；

3） 对缓存的样本数据进行频率、幅度、时间和相位等调制；

4） 使用相应的噪声模块，产生噪声干扰波形；

在组合干扰中，将上述两种干扰样式，进行组合，产生干扰波形。

总结

本文对雷达干扰信号的原理、分类、生成方法以及仿真方法进行了深入探讨。通过计算机仿真分析，揭示了不同类型干扰信号对雷达性能的影响规律，并为有效对抗该类干扰提供了理论依据。未来雷达干扰仿真技术的发展方向可以概括为以下几个方面：1、更加真实的干扰环境模拟：建立更加精细的电磁环境模型，模拟更加复杂的干扰场景，提高仿真的真实性；2、更加高效的仿真方法：探索更加高效的仿真算法和软件工具，提高仿真速度和精度；3、多源干扰融合仿真：研究多源干扰的联合影响，分析不同类型干扰的叠加效应，提高对复杂干扰环境的应对能力；4、智能反干扰技术仿真：将人工智能和机器学习技术应用于仿真，验证智能反干扰算法的性能，加速智能反干扰技术的发展。

作者简介：吴迪飞（1989-），男，安徽合肥市人，硕士，工程师，研究方向为雷达技术。