电子对抗中有源干扰信号的生成与处理

摘要：随着现代军事技术的不断发展，电子对抗（Electronic Warfare， EW）在战争中的作用日益凸显。有源干扰作为电子对抗的重要手段之一，通过对敌方雷达、通信等电子系统进行干扰，以达到破坏其正常工作、保护己方目标的目的。本文旨在探讨电子对抗中有源干扰信号的生成与处理机制，分析干扰信号的生成原理、分类及其对抗方法。通过对有源干扰信号的研究，为电子对抗技术的发展提供理论依据和实践指导。

关键词：电子对抗；有源干扰信号；干扰生成；干扰处理；雷达干扰；通信干扰

引言：

在现代战争中，电子对抗已成为决定胜负的关键因素之一。有源干扰，作为电子对抗的重要手段，通过对敌方电子系统进行干扰，破坏其正常工作，从而保护己方目标。有源干扰信号的生成与处理涉及多个学科领域，包括信号处理、通信原理、雷达技术等。本文将从有源干扰信号的生成原理、分类及其对抗方法等方面进行深入探讨，以期为电子对抗技术的发展提供理论支撑和实践指导。

一、有源干扰信号的生成原理

有源干扰信号的生成首先涉及信号合成技术。通过精确控制信号的频率、幅度、相位等参数，可以产生具有特定特性的干扰信号。这通常涉及到调制技术，如幅度调制、频率调制和相位调制，它们通过改变载波信号的特性来携带信息。在有源干扰中，这些调制技术被用来构建能够模拟或掩盖目标信号的干扰波形，以达到干扰或欺骗的目的。例如，通过幅度调制可以产生与实际雷达信号相似的噪声，从而实现压制式干扰。

而频率或相位调制则可以创建模仿真实目标信号的虚假信息，以实施欺骗式干扰。干扰信号的定向、定位与抑制是生成过程中的关键环节。通过精确的波束形成技术，有源干扰系统能够将干扰能量集中投送到特定方向，提高干扰的针对性和效率。定向技术依赖于天线阵列的设计以及信号处理算法，如最小均方误差（MMSE）算法或范赛尔（Van Veen）算法，它们能够通过调整阵列中各天线的相位，形成精确的波束指向。定位技术则通过信号的到达时间差（TOA）、到达角度差（TDOA）或频谱指纹识别等方法，确定目标的精确位置，以实现更精确的干扰。

二、有源干扰信号的分类

压制式干扰的目的是通过发射强大的噪声信号，占据或覆盖目标频段，使敌方电子设备无法正常接收和处理有用信号。这类干扰信号通常具有高功率和宽频谱特性，可以干扰敌方雷达、通信系统等。在生成过程中，干扰源通常会产生一个高能量的噪声信号，然后通过信号处理模块进行功率控制和波束形成，使干扰能量集中投射到敌方设备的接收范围。对于压制式干扰的处理，通常需要敌方电子设备具有信号滤波和强信号识别能力，以分离出有用的信号。

当达到一定的条件时，噪声调频干扰是一种阻塞式干扰，其数学模型：

噪声调频干扰是一个广义平稳的随机过程，其中是以为底的指数函数，调制噪声是零均值高斯白噪声，在上的均匀分布，且和是相互独立的随机变量，是噪声调制信号的中心频率，是调频斜率，是干扰的振幅，用于控制单位调制信号强度引起的频率的增减。有效调制系数可以由下式计算：

其中，是调制噪声的带宽，有效调制系数是判断瞄准式干扰和阻塞式干扰的重要依据，当时，噪声调频干扰时阻塞式干扰，否则是瞄准式干扰。

通过matlab对噪声调频干扰信号进行仿真，结果如下图所示。

为了更好地观察雷达受干扰后，目标信号的变化程度，将目标信号叠加噪声调频干扰信号，结果如下图所示

欺骗式干扰则是通过发射与真实信号相似或完全相同的虚假信号，诱导敌方做出错误判断。这类干扰信号通常在时域和频域上与真实信号高度相似，以迷惑敌方雷达系统，使其识别错误的目标位置、速度或类型。在生成时，信号处理模块需要精确地仿造目标信号的特征，如调制方式、频率、脉冲宽度等。欺骗式干扰的处理则依赖于敌方电子设备的信号鉴别能力，以及可能的多源验证和数据融合技术。杂乱式干扰是一种混合了压制和欺骗特点的干扰类型，它旨在制造复杂的电磁环境，使敌方难以判断和解析真实信号。杂乱式干扰信号可能包含多个不同类型的干扰成分，如噪声、伪目标信号和随机调制信号。这种干扰方式需要高级的信号合成和处理技术，以确保干扰信号的复杂性和多样性。处理杂乱式干扰通常需要复杂的干扰识别和滤波算法，以及对真实信号的深度理解。在实际应用中，有源干扰信号的分类并不是绝对的，往往需要结合多种干扰策略，形成混合式干扰，以提高干扰的迷惑性和破坏性。例如，通过同时发射压制和欺骗信号，既可以干扰敌方的正常接收，又可以误导其对目标的判断。此外，随着电子战技术的进步，新的干扰类型如认知干扰和自适应干扰也逐渐崭露头角，它们能够根据敌方的实时反应进行调整，使得干扰更难以预测和防御。

以密集假目标干扰为例子，密集假目标欺骗干扰通过对雷达信号采样调制后，转发一个与目标回波相似的干扰信号，达到欺骗效果。密集假目标欺骗干扰由预先设定的一系列时间间隔和调制规律，转发多个欺骗干扰信号，既可以对雷达噪声欺骗效果，又可以用大量干扰信号消耗雷达资源，使雷达工作处于饱和状态。由于数字射频存储技术的快速发展，干扰机可以快速采样雷达信号并存储，然后调制信号的时延和幅度等参数再转发。具体的干扰原理如下图所示。

三、有源干扰信号的对抗方法

3.1 信号处理技术

在信号处理技术的众多方法中，滤波技术占据了一席之地。滤波技术通过设计特定的滤波器，能够精准地滤除特定频率范围内的干扰信号，从而保留目标信号。这种技术在实际应用中，如雷达信号处理、通信系统抗干扰等方面，都展现出了出色的性能。除了滤波技术外，相关检测技术也是一种有效的信号处理方法。该技术利用信号与干扰之间的相关性差异，通过相关运算来提取目标信号，并抑制干扰信号。在实际应用中，相关检测技术能够显著提高信号检测的准确性和可靠性，尤其是在低信噪比环境下，其优势更为明显。此外，自适应滤波技术也是信号处理技术中的一大亮点。这种技术能够根据干扰信号的变化，自动调整滤波器的参数，以实现最佳的干扰抑制效果。自适应滤波技术的这种动态调整能力，使得它在应对复杂多变的电磁环境时，具有极高的适应性和鲁棒性。信号处理技术通过对接收到的信号进行有针对性的处理，不仅提高了信号的抗干扰能力，还为后续的信号分析和决策提供了有力支持。随着技术的不断进步和创新，信号处理技术将在有源干扰信号对抗领域发挥更加重要的作用。

3.2 雷达抗干扰技术

雷达抗干扰技术中的脉冲压缩技术，这一技术的核心在于对雷达发射信号进行压缩处理，从而确保雷达在接收回波时，能够获取到更为精细且准确的信息。这种处理方式，不仅显著提升了雷达的分辨率，更在抗干扰能力上迈出了坚实的一步。通过压缩信号，雷达能够在复杂的电磁环境中，更加精准地锁定目标，同时有效抵御各种干扰信号的侵扰，确保探测结果的准确性和可靠性。旁瓣对消技术则是另一种有效的雷达抗干扰技术。在雷达系统中，旁瓣信号往往会对主瓣信号产生干扰，从而影响雷达的探测效果。旁瓣对消技术通过精确测量旁瓣信号的特性，并设计相应的对消算法，能够有效地降低旁瓣对主瓣信号的干扰，提升雷达的探测性能。这一技术的应用，使得雷达在探测过程中能够更加专注于目标信号，进一步提升了雷达的探测性能和准确性。

此外，频率捷变技术作为雷达抗干扰技术的又一重要手段，其动态变化的特性为雷达应对复杂干扰环境提供了有力支持。通过不断改变雷达发射信号的频率，频率捷变技术使得干扰信号难以捉摸，无法有效跟踪和干扰雷达。这种策略性的频率变化，不仅增强了雷达的抗干扰能力，更在探测精度和稳定性上取得了显著提升，为雷达在复杂电磁环境中的可靠运行奠定了坚实基础。频率捷变波形示意图如下图所示。

通过这样的设计，虽然可以截获近似图钉形的模糊函数，但是也使系统的设计更加复杂。其主要有点是可以减少目标信号起伏的影响，增加探测距离，提高测角精度，同时具有抗电子侦察和干扰的能力强的优势。其缺点是不支持多普勒处理。

3.3 通信抗干扰技术

扩频通信技术通过将通信信号扩展到较宽的频带内，使得干扰信号难以集中干扰通信信号。扩频通信技术不仅提高了通信系统的抗干扰能力，还增加了通信的隐蔽性和安全性，使得通信信号在传输过程中更难以被截获和破解。跳频通信技术则是另一种有效的通信抗干扰技术。这种技术通过不断改变通信信号的频率，使得干扰信号难以跟踪和干扰通信系统。跳频通信技术的这种动态变化特性，使得通信系统在应对复杂多变的干扰环境时，能够保持较高的通信质量和稳定性。同时，跳频通信技术还具有抗多径干扰和抗衰落的能力，进一步提升了通信系统的性能。除了扩频通信和跳频通信技术外，多址技术通过采用不同的地址码或信号特征来区分不同的通信用户，从而实现多用户同时通信而不相互干扰。多址技术不仅提高了通信系统的容量和效率，还有效降低了干扰信号对通信系统的影响。

以跳频为例，跳频通信有三大关键技术：跳频序列的产生、跳频频率的合成与跳频同步的实现。在跳频通信系统中的应用主要基于跳频序列发生器、跳频频率合成器以及跳频同步模块的实现。

跳频通信系统的原理示意图如下图所示。

跳频同步是跳频通信的基础，因为必须将收发双方时钟对准才能实现频率的对应，进而实现频率跳变通信过程。跳频同步内容主要包括：跳频频率表相同;跳频序列相同;频率跳变的气质时刻相同。为了实现跳频同步，接收机必须获得发射机有关的跳频同步信息。跳频同步性能的好坏对跳频通信系统性能有极大的影响，跳频同步主要要求是：自动。迅速、可靠、能抗干扰，失步后能够迅速同步。

结束语：

随着电子对抗技术的不断发展，有源干扰信号的生成与处理将成为未来战场上的关键技术之一。通过深入研究有源干扰信号的生成原理、分类及其对抗方法，不仅可以提升己方电子系统的抗干扰能力，还能有效干扰敌方电子系统，为夺取战场主动权提供有力支持。未来，我们应继续加强相关技术的研发和创新，以应对日益复杂多变的电子对抗挑战。

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