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图1―5雷达干扰的分类雷达对抗原理第六章遮盖性干扰噪声调频干扰6.4噪声调幅干扰6.3射频噪声干扰6.2概述6.1第六章遮盖性干扰§6.1概述干扰目的就是破坏或阻碍雷达发现目标、测量目标参数。在接收信号人为引入噪声和干扰信号等措施减弱目标回波,阻碍雷达对目标信息的正常检测,达到干扰目的。图6-1雷达获取目标信息的过程发射机目标接收机终端TststRstctTst§6.1.1遮盖性干扰的作用和分类遮盖式干扰就是用噪声或类似噪声的干扰信号遮盖或淹没有用信号,阻止雷达检测目标信息。随机性的度量随机变量的方差越大,熵值也越大。最佳遮盖性干扰信号在平均功率限制的条件下,噪声为正态分布时,其熵值最大,为最佳遮盖性干扰信号。§6.1.1遮盖性干扰的作用和分类1.瞄准式干扰2.阻塞式干扰3.扫频式干扰0jfjf0jfjfsf0jfjf0jfjfTjsff2~5jrff5jrff/2,/2sjjjjfffff2~5jrff,0,sjffttT§6.1.2遮盖性干扰的效果度量压制系数Ka0.1djaspPKPPJ为雷达接收机线性系统输出端干扰信号功率Ps为目标回波信号功率有效干扰区域:干扰机能够有效干扰的区域为空间评价因子,以表现对于不同空间位置有效干扰的重要性。jjVEVWVdVWV§6.2射频噪声干扰窄带高斯过程()()cos[()]njJtUttt称为射频噪声干扰。其中包络函数服从瑞利分布,相位函数服从均匀分布。载频为常数,且远大于的谱宽。nUttjJt0,2§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用雷达接收机由混频器、中放、检波器和视频放大器组成。中放视放检波射频输入本振混频(a)雷达接收机线性系统Ι线性系统ΙΙ非线性系统(b)物理模型图6-2雷达接收机示意图§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用输入干扰信号的功率谱2||()20jjjjjfffGfff其它1|||()|20riifffHff其它线性系统Ⅰ的频率响应0jfjf2jjffjGf0rfif1fiHfJtjGfiHf§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用中放输出的干扰信号仍为窄带高斯噪声,功率谱干扰信号的相关函数是Gi(f)傅立叶反变换2202()()()0iririijiffffGfHfGfff20sin()()cos2cos2riiiirfBGffdfff中放输出的干扰信号的包络Ui服从瑞利分布§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用2222()0iiUiiiiiUpUeU§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用检波器的工作状态取决于输入信号的大小输入为大信号时,检波特性近似为线性输入为小信号时,检波特性为平方率特性,分别为检波器输出和输入信号的包络,,分别为与检波器特性有关的常数。000diiviKUUUU20200iiviUUUUUvUidK当窄带高斯噪声作用于线性检波器时,输出的噪声概率分布可由(6―15)式的雅可比变换求得高斯噪声经过线性检波器,其输出分布为瑞利分布由检波器输出干扰信号包络分布分析干扰信号§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用2222()()()0UiiiiiddUpUUpUpUeUdUK§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用由检波器输出信号包络分布分析干扰信号性质输出的干扰信号包括直流分量和起伏功率直流分量(均值)总功率起伏功率(方差)—有效干扰功率()2vdvvvvvUUUpUdU2220()2tvvvvvvPUUpUdU2222(2)0.432vvvvvPUU§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用检波器输出噪声的相关函数vB222411122224dviiiiKBrrr式中,为检波器输入噪声平均功率;为输入噪声的相关系数。2iir020sincos2cos2siniriiiirrrBfrfrfffrf从检波器输出信号功率谱来分析干扰信号性质§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用取其前三项作近似计算220220011coscos22424diiiirKBrr由于检波器负载的低通作用,后两项高频谐波分量将被滤除。202124vvrB相应的功率谱为:22240vvvrrrGfffffff精确近似rffvGf起伏功率0.392v虚线所围面积0.432v图6-3检波器输出的功率谱密度干扰和信号同时存在目标回波信号为:s(t)=UScosω0t,当s(t)与J(t)同时输入到线性系统I,由线性系统叠加定理,输出为两信号单独作用的响应之和。混频后:噪声输出信号输出§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用()()cos[()]()()cos()niSiJtUtttstUtt§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用其合成电压为()()[()cos()]cos()sin()sin()cos[()]nsiniiiJtstUttUtUtttUttt(6―28)Ui(t)为合成信号的包络,其概率分布为莱斯分布,即2222022()()0isiUUiisiiiiiUUUpUeIU(6―29)I0(x)为一类零阶Bessel函数§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用图6―4信号加噪声的包络概率分布当Us=0时,幅度分布退化为瑞利分布当Us/σi增大时,该分布逐渐由瑞利分布过渡到高斯分布当Us/σi1时,近似为以Us为均值,σ2i为方差的高斯分布。采用类似于噪声作用于检波器的分析方法,可以求出信号和噪声同时作用时,检波器输出信号Uv(t)的概率分布—线性检波器—莱斯分布§6.2.1射频噪声干扰对雷达接收机的作用22220222221()()()0sUUsiiddUUUpUpUeIUKK雷达信号检测的基本方法:设置一个门限电平UT,将接收机输出的视频信号U与UT比较,当U≥UT,判定为有目标;当UUT,判定为无目标。(1)没有目标,但U≥UT,虚警,概率为Pfa;(2)没有目标,且UUT,正确不发现,概率为1-Pfa;(3)有目标,且U≥UT,发现,概率为Pd;(4)有目标,但UUT,漏报,其概率为1-Pd。§6.2.2射频噪声干扰对信号检测的影响图6―5信号检测(a)接收机输出波形;(b)聂曼—皮尔逊准则2222222TTUUfaUUPedUe2lnTfaUP根据聂曼-皮尔逊准则,对于给定的虚警概率Pfa,可唯一地确定检测门限UT§6.2.2射频噪声干扰对信号检测的影响不同Pfa下Pd与信噪比的关系如下图所示图6-6信号检测特性(a)平方律检波结果;(b)半波线性检波结果干扰信号波形的影响当进入雷达接收机线性系统的实际干扰噪声为非高斯时,其遮盖性能将下降。接收机信号处理方法的影响雷达接收机抗干扰方法应用:相干积累信号处理,使检测信噪比改善近n倍;脉冲压缩,使目标回波功率和信噪比等效提高Dc倍(压缩比)。则相应的压制系数应提高I(n)倍和Dc倍。检测方法的影响人工检测雷达的压制系数要大于自动检测雷达的压制系数。§6.2.2射频噪声干扰对信号检测的影响§6.3噪声调幅干扰广义平稳随机过程(噪声调幅干扰):其中,调制噪声Un(t)为零均值,方差为σ2n,在区间[-U0,∞)分布的广义平稳随机过程,φ为[0,2π]均匀分布,且为与Un(t)独立的随机变量,U0、ωj为常数。0cosnjJtUUtt§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性因为Un(t)与φ相互独立,其联合概率分布密度函数p(Un,φ)与各自概率分布密度p(Un),p(φ)之间存在下列关系:p(Un,φ)=p(Un)p(φ)J(t)的均值E[J(t)]=E{[U0+Un(t)]cos(wjt+φ)}=E[U0+Un(t)]E[cos(ωjt+φ)]由于:所以:§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性201cos()02[()]0jtdEJt§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性J(t)的相关函数为:Bj(τ)=E[J(t)J(t+τ)]=E{[U0+Un(t)][U0+Un(t+τ)]}E{cos(ωjt+φ)cos[ωj(t+τ)+φ]}因为E[Un(t)]=E[Un(t+τ)]=0所以上式中第一项为E[U20+Un(t)Un(t+τ)]=U20+Bn(τ)第二项为所以:2011{[cos(22)cos]}cos221()[()]cos2jjjjjnjEtBUB(6―38)§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性式中,Bn(t)为调制噪声Un(t)的相关函数。此式就是著名的噪声调幅定理。噪声调幅信号的总功率为222001(0)(0)2222ntjnUUPBB(6―39)它等于载波功率(U20/2)与调制噪声功率(σ2n)一半的和。(6―39)式也可改写成222000[1()](1)2ntAeUPPmU(6―40)P0=U20/2,为载波功率;mAe=σn/U0,为有效调制系数。§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性噪声调幅信号的功率谱可由(6―38)式经傅立叶变换求得:020()4()cos211()()()244jjjnjnjGfBfdUffGffGff(6―44)Gn(f)为调制噪声的功率谱。第一项代表载波的功率谱,后两项代表调制噪声功率谱的对称搬移,上、下边带功率之和为旁频功率Psl,其功率等于调制噪声功率的一半,即22200()2nAslAeslcmPPmPPK(6―45)提高干扰的有效功率主要是提高噪声调幅信号的旁频功率。提高旁频功率的方法有两个:一是提高载波功率P0;二是加大有效调制系数mAe。第一种方法就是提高干扰机的发射功率,但不能提高其中产生旁频功率的效率。发射功率的增加受到发射器件功率条件的限制。第二种方法主要是对Un(t)适当限幅,提高旁频功率在发射功率中的比例。§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性§6.3.1噪声调幅干扰的统计特性限幅将使噪声的质量变坏(熵H(y)≤H(x))。由于限幅使噪声出现平顶的现象,称为“天花板”效应。“天花板”效应的影响与限幅电平的选择和限幅特性有关。衡量限幅程度的量为限幅系数kLnLLkUσn是限幅前噪声的有效值,UL为限幅电平。kL值越大,限幅越严重,“天花板”效应越明显。§6.3.2噪声调幅干扰对雷达接收机的作用设雷达接收机系统响应为1|||()|20elseriifffHf调制噪声的功率谱为200nnnnfFGfFelse干扰谱宽Δfj=2ΔFn,在一般情况下,ΔfjΔfr。§6.3.2噪声调幅干扰对雷达接收机的作用§6.3.2噪声调幅干扰对雷达接收机的作用干扰信号载频fj相对于雷达接收机中心频率f0的关系:1.fj=f0噪声调幅干扰的载波频率fj等于接收机中心频率f0时,中放输出的功率谱Gi(f)为2020()()()11()()()()244iijiiininiGfHfGfffUGfffGffGff其中()0/2()0nrnGfffGff
本文标题:遮盖性干扰(本科)
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