11第五章----雷达干扰原理(第十一次课)

北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所雷达干扰原理雷达干扰原理北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾51概述电子干扰概念•电子进攻可以分为软杀伤和硬杀伤5.1概述——电子干扰概念•电子进攻可以分为软杀伤和硬杀伤两大类技术手段。软杀伤即通常所说的电子干扰。•电子干扰是指利用辐射、散射、吸电子干扰是指利用辐射、散射、吸收电磁波(或)声波能量，来削弱或阻碍敌方电子设备使用效能的战术阻碍敌方电子设备使用效能的战术技术措施。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾电子干扰的分类方法有多种：电子干扰的分类方法有多种按照被干扰的信号类型分：•雷达干扰、通信干扰、光电干扰、导航干扰等；按照干扰的作用机理分：•压制干扰、欺骗干扰；按照干扰的战术使用目的和空间几何位置分：按照干扰的战术使用目的和间几何位置分•自卫干扰、支援干扰；按照干扰能量的来源分：按照干扰能量的来源分：•有源干扰、无源干扰；诱饵是种独特的自卫电子干扰诱饵：是一种独特的自卫电子干扰北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾5.1概述——2.压制干扰与欺骗干扰5.1概述2.压制干扰与欺骗干扰压制干扰压制干扰概念：概念：压制干扰(CoverJamming)就是用噪声或近似于欺骗干扰欺骗干扰Jamming)就是用噪声或近似于噪声的干扰信号淹没期望信号，以阻止接收机从期望信号中获取信息概念：概念：欺骗干扰(DeceptiveJamming)是用干扰信号混淆期望信号，使雷达对目标的距离、取信息。压制干扰又被称为噪声干扰或遮蔽干扰。压制干扰在雷达显示器产生的效果如图C所示信号，使雷达对目标的距离方位和速度等做出错误的判断。欺骗干扰效果示意图如图D所示。示器产生的效果如图C所示。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾5概述上次课回顾上次课回顾5.1概述——4.有源干扰与无源干扰有源干扰有源干扰无源干扰无源干扰概念：概念：有源干扰(AtiJi)是概念：概念：无源干扰(PassiveJamming)是指利用物体对电磁波的散射反射折射或吸收(ActiveJamming)是指有意发射或转发电波对敌方接收机波的散射、反射、折射或吸收等现象产生的干扰。在一般情况下被散射反射磁波，对敌方接收机进行干扰。在般情况下，被散射、反射的电磁波是由被干扰的天线发射的。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾雷达接收的目标回波信号功率为：如左图雷达接收的干扰功率：5.2雷达干扰方程（5.2.1）如图雷接收的扰功率（5.2.3）雷达接收机的干信比：自卫干扰方程：图5.2.1雷达、目标和（5.2.7）图5.2.1雷达、目标和干扰机的空间关系（5.2.8）北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾52雷达干扰方程离•烧穿距离（Burn-throughRange）是电子干扰中很5.2雷达干扰方程——5.2.4烧穿距离烧穿距离（utougage）是电子干扰中很重要的一个概念，用它从距离上衡量干扰的能力。•烧穿发生在干信比降低到压制系数，被干扰的接收信制系数扰机恰好可以正常工作的时刻。•在雷达干扰中，烧穿距离是指雷达刚刚具备目标检测能力时，从雷达到目标的距离。•先分析一下自卫干扰情况下的烧穿距离，根据自卫干扰方程可得（5.2.9）北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾上次课回顾上次课回顾北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾次课顾次课顾5.2雷达干扰方程——5.2.5关于干扰方程的几点讨论上式揭示了几个干扰原理：B.带宽比C上述原理同样/jrffΔΔA.比值表示的是干扰信号和雷达的带宽比。这个比值将压制C.上述原理同样适用于支援干扰，如果雷达采用超低/jjPGσ可以看做评判雷达干扰机的一个品质因素这个比值，将压制干扰分为以下几类：•1）宽带阻塞式干扰。旁瓣技术，使得的值大大降低，将增加烧穿距离jj因素。）宽带阻塞式干扰•2）窄带瞄准式干扰。•3）扫频式干扰。增加烧穿距离，“冲淡”干扰效果。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所上次课回顾上次课回顾次课顾次课顾5.2雷达干扰方程——5.2.5关于干扰方程的几点讨论图5.2.4给出了几种压制干扰的示意图图5.2.4宽带阻塞式干扰窄带、瞄准式干扰和窄带扫频式干扰示意图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所提纲提纲提纲提纲5.1、概述5.2、雷达干扰方程5.3、压制干扰5.4、欺骗干扰5.5、典型无源干扰技术的原理、用途北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所本次课的问题本次课的问题本次课的问题本次课的问题一、简述压制式干扰分类以及各类型的特点。、简述压制式干扰分类以及各类型的特点。二、简述距离欺骗干扰主要采用的方法以及各方法的基本原理。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰概述压制干扰的概念5.3压制干扰概述•压制干扰，又称为遮蔽式干扰，是指发射强干扰压制干扰的概念压制干扰，又称为遮蔽式干扰，是指发射强干扰信号，使敌方电子信息系统、电子设备的接收端信噪比严重降低，有用信号模糊不清或完全淹没在干扰信号之中而难以或无法判别的电子干扰措施。雷达对目标的检测是基于一定的概率准则在噪声中进行的。一般来说雷达根据系统虚警概率和检测概率要求在定信噪比条般来说，雷达根据系统虚警概率和检测概率要求，在一定信噪比条件下确定检测门限，若信号强度超过检测门限，就认为发现目标。压制干扰使强干扰功率进入雷达接收机，降低了接收机信噪比，破压制干扰使强干扰功率进雷达接收机，降低了接收机信噪，破坏雷达对目标的发现能力。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰5.3.1最佳压制干扰波形5.3压制干扰5.3.1最佳压制干扰波形由于雷达对目标的检测是在噪声中进行的，所以对于接收信号做出有、无目标信号的两种假设检验具有不确定性信号的两种假设检验具有不确定性。从信息论的角度衡量随机变量不确定从信息论的角度，衡量随机变量不确定性的量是熵。所以，最佳干扰波形应该是熵值最大也即不确定性最大的波形是熵值最大，也即不确定性最大的波形。在平均功率一定的情况下高斯噪声在在平均功率一定的情况下，高斯噪声在任意随机波形中具有最大不确定性。因此，理想的最佳干扰波形是高斯噪声。此，理想的最佳干扰波形是高斯噪声。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰5.3.1最佳压制干扰波形5.3压制干扰5.3.1最佳压制干扰波形高斯噪声干扰波形的不可实现性：高斯噪声干扰波形的不可实现性：•理论上，高斯分布随机变量的幅值要覆盖到无穷大，而实际设备中是无法实现的。•大多数微波功率放大器（如行波管）可放大的功率是有限的因•大多数微波功率放大器（如行波管）可放大的功率是有限的，因此从最大可能地利用放大器发射功率的角度出发，希望微波功率放大器最好工作在接近饱和的工作状态。而此时被放大的高斯随机信号会被限幅，使其概率分布大大偏离高斯分布，影响到实际的干扰效果。因此需要根据干扰信号的实际产生条件设计性能相对较佳而又能•因此需要根据干扰信号的实际产生条件设计性能相对较佳而又能最大发挥放大器效能的干扰信号样式。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰5.3.1最佳压制干扰波形5.3压制干扰5.3.1最佳压制干扰波形当考虑干扰机产生干扰信号的实际技术可行性，并当考虑干扰机产干扰信号的实际技术可行性，并最大限度地利用功率器件的效率时，通常采用噪声调幅和噪声调频的基本干扰信号形式。但高斯噪声可以作为对各种干扰形式的干扰效果的一个比较标准，因而讨论高斯噪声也是有意义的。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰噪5.3压制干扰5.3.4噪声调幅干5.3.3噪声调频干扰扰5.3.5噪声调相干扰调频干扰调相干扰压制干扰5.3.2直接射频噪声干5.3.6脉冲的分类射频噪声干扰干扰北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰532直接射频噪声干扰5.3压制干扰5.3.2直接射频噪声干扰1.信号形式及特征北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰532直接射频噪声干扰5.3压制干扰5.3.2直接射频噪声干扰2.对雷达接收机的影响•直接射频高斯噪声对雷达目标检测产生的影响与机内噪声的相似。•在常规雷达中，当仅有高斯噪声时，雷达包络检波器输出服从瑞利分布，而高斯噪声伴络检波器输出服从瑞利分布，而高斯噪声伴随信号同时进入接收机时，包络检波器的输出则服从广义瑞利分布。出则服从广义瑞利分布。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰532直接射频噪声干扰影响影响在干扰机射频噪声干扰信号带宽远远大于雷达接收机带宽的情5.3压制干扰5.3.2直接射频噪声干扰影响：影响：在干扰机射频噪声干扰信号带宽远远大于雷达接收机带宽的情况下，即使由于噪声峰值的限幅，干扰噪声分布已偏离高斯型，但在雷达接收机中频放大器的输出端信号的概率分布仍趋于高斯分布。雷达接收机中频放大器的输出端信号的概率分布仍趋于高斯分布原因原因干扰机噪声很大其相关时间极短导致在中频放大器脉冲响原因：原因：干扰机噪声很大，其相关时间极短，导致在中频放大器脉冲响应的持续时间内产生大量噪声样本，根据中心极限定律，许多独立同分布噪声样本叠加在一起，其结果接近于高斯分布。分布噪声样本叠加在起，其结果接近于高斯分布。结论：结论：采用功率放大器对射频噪声进行饱和放大作为干扰信号，可达到高斯噪声的干扰效果，且噪声干扰机的平均输出功率可以达到最大在已知待干扰雷达信号工作频率的情况下不失为一种可行最大，在已知待干扰雷达信号工作频率的情况下，不失为种可行的方案。北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所5.3压制干扰5.3.3噪声调频干扰5.3.3.1信号形式及特征北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰533噪声调频干扰噪声调频干扰中的调制噪声和噪声调频干扰信号的波形如下(')ut()Jt5.3压制干扰5.3.3噪声调频干扰噪声调频干扰中的调制噪声和噪声调频干扰信号的波形如下图所示。()ut()Jt图5.3.1噪声调频干扰信号示意图北京理工大学雷达与对抗技术北京理工大学雷达与对抗技术研究所北京理工大学雷达与对抗技术研究所53压制干扰533噪声调频干扰5.3压制干扰5.3.3噪声调频干扰5.3.3.2噪声调频干扰对雷达接收机的影响•图5.3.2画出了噪声调频干扰通过雷达接收机中放的输出波形由于受中放频率特性的影响等幅调频波各频率波形。由于受中放频率特性的影响，等幅调频波各频率分量的振幅响应不同，形成了调幅调频波。但是，对于