關于復雜電磁環(huán)境雷達干擾模擬器的性能分析和應用

1 引言

復雜電磁環(huán)境雷達的適應性考慮，需要同時模擬干擾信號和目標信號來進行驗證。雷達目標模擬器是在雷達測試系統(tǒng)中模擬目標微波反射特性，產生目標回波信號，對雷達性能測試和動態(tài)仿真的核心設備，在雷達目標導引、武器制導、遙感成像和氣象探測等領域具有重要應用。在目標模擬器的基礎上實現干擾的模擬是雷達模擬器當前一個重要需求，需要建立了雷達目標模擬器的一體化數字開發(fā)環(huán)境和通用開發(fā)平臺；實現多體制雷達的目標、環(huán)境及干擾信號模擬的集成，實現雷達目標模擬器的標準化和系列化。采用SMW200A作為雷達回波和干擾模擬器的硬件平臺，跟非標自制的設備比，具有更高的射頻指標，如動態(tài)范圍、雜散、相位噪聲、頻率范圍等，而且更具有通用化，可以通過軟件的設置和修改就可以實現不同體質雷達和干擾的設定，靈活性大大提高。

2 系統(tǒng)構架

雷達復雜電磁環(huán)境模擬器主要包括雷達信號模擬器和雷達干擾模擬器兩大類，擬器是要在實驗室內形成逼真的電磁信號環(huán)境，它可對所產生的模擬信號實施逐個脈沖的控制，所控制的參數包括: 脈沖到達時間、脈沖到達角、射頻頻率、脈沖寬度、脈沖幅度( 由雷達輻射電平 雷達天線掃描特性和作用距離決定)脈沖壓縮、脈間捷變、脈內捷變等特性。R&S公司的雷達目標、干擾模擬器采用矢量信號源SMW200A作為硬件平臺，SMW200A是一款頻率范圍覆蓋100K-42.5GHz，具有雙通道輸出的信號源，同時可以搭配2個模擬基帶輸出，6個數字基帶輸出，最多實現8個通道的信號同時產生。為多通道、多目標、多干擾產生提供了硬件基礎。內部基帶信號發(fā)生器可產生最高160 MHz I/Q調制帶寬，帶內平坦度可以達到0.05dB的極高指標，外部IQ調制帶寬可達2GHz。

圖1 雙通道矢量信號源SMW200A 外觀

SMW200A的構架如下：

可以看到，SMW200A的基帶輸入及其強大，這也為雷達信號基帶的輸入提供了各種選擇，可以選擇儀器內部的160M的基帶源，也可以選擇數字基帶IQ的輸入。

由于干擾源來自不同的輻射源，具有不同的波束方向和不同的信號形式，所以如果要產生真實的環(huán)境，需要接不同的天線，這樣需要多通道的信號模擬器，同時能夠模擬多個輻射源，或者多部雷達的信號產生。SMW200A具有業(yè)內獨有的雙通道構架和2個模擬基帶輸出6個數字基帶輸出，這樣可以搭配出各種復合條件的多通道雷達信號模擬和干擾模擬，框圖如下：

圖2 4路相參信號產生

圖四顯示的是一個4通道信號產生配置，一臺雙通道的SMW200A矢量信號源，另外配兩臺緊湊型的矢量信號源SGS，SMW200A后面板的IQ信號直接送給SGS，通過USB的鏈接，在SMW200A的界面上可以直接控制SGS的信號設置。為了保證某些應用的需要，產生的信號要保證全相參，所以整個系統(tǒng)考慮了簡單的共用本振和信號觸發(fā)同步的設置，可以保證信號的相參性。

3 雷達復雜電磁環(huán)境場景構建

復雜電磁環(huán)境雷達干擾模擬器和信號模擬器常常需要同時產生和實現，所以當前的模擬器通常需要同時進行目標模擬和環(huán)境模擬，也就是要同時產生目標信號和干擾信號。R&S公司的雷達模擬系統(tǒng)以SMW200A作為硬件平臺，配合專用的雷達環(huán)境模擬軟件K300，就可以模擬真實的雷達工作場景，產生環(huán)境信號和目標信號。使用K300軟件可以直接生成想要的雷達場景數據，通過LAN口控制SMW200A進行信號的實時播放。

為了驗證雷達系統(tǒng)的抗干擾效能評估，需要構建一個帶有干擾的復雜背景雷達電磁環(huán)境，構建的環(huán)境包括多個因素需要考慮，如：

雷達源位置和個數

干擾源位置和個數

雷達體制設置

雷達天線波束和天線掃描

雷達脈沖參數設置

干擾源特性

為了能夠清晰的描述這些參數，雷達環(huán)境模擬軟件可以設置圖形化的輻射源添加，下圖是以2D方式顯示的輻射源和干擾源坐標圖，如下：

圖3 K300軟件顯示復雜雷達場景坐標地圖

圖3中，中心是自己的雷達接收機位置，在圖上布置了三部雷達和一部干擾設備。每部雷達發(fā)射機和干擾輻射源的位置都可以設定，圖上的三部雷達一部是單模式雷達，一部是多功能雷達，還有一部是導航雷達，輻射干擾源是無線臺站。每一部雷達都可以設置其自己的載頻，功率，帶寬，尤其是天線的指向等參數。

以地圖的形式進行場景構建特別適合復雜電磁環(huán)境的構建描述，基于地圖的場景構建更能模擬真實的環(huán)境。這個功能是雷達環(huán)境模擬系統(tǒng)的統(tǒng)籌安排。不論是地基雷達還是空基雷達，或者是彈載雷達，都可以以其真實的工作環(huán)境，進行地圖的構建，這將是雷達系統(tǒng)抗干擾評估的一種高效手段。

4 雷達體制和參數設置

根據不同用途的雷達，要設置相應的雷達天線參數波束方向以及脈沖波形參數等，其模擬軟件的邏輯如下：

圖4 K300軟件雷達信號生成邏輯

如圖4所示，要模擬一個真實的雷達信號，首先要設置其雷達的波束，然后是雷達天線的掃描，然后根據雷達的體制設置不同的脈沖寬度、脈壓方式、高低重頻等等，最后顯示出雷達的結果。

具體到1、2、3、4的每個環(huán)節(jié)，都可以通過軟件界面的友好設置，進入下一步的設置，軟件界面如圖5所示。

圖5 K300軟件雷達信號生成四階段設置起始界面

通過這個起始界面，可以分別點擊每個部分的菜單設置鍵進入更進一步的設置區(qū)域。比如脈沖波形的設置可以進入到下面的見界面，如圖6：

圖6 K300軟件脈沖波形和脈沖序列設置

5 干擾設置

現在的雷達干擾模擬器提供各種主要干擾模式，如噪聲干擾，隨機假目標干擾，高重頻干擾及航跡假目標干擾等 常見的有源干擾有壓制性干擾和欺騙性干擾 其中噪聲干擾是通過把目標淹沒在噪聲中產生遮蔽雷達目標的效果，它的干擾方式主要是連續(xù)的，非相干的噪聲干擾，屬于壓制性擾 壓制性干擾的主要優(yōu)點是需要了解敵方雷達的信息很少，它對傳統(tǒng)體制雷達的干擾效果較好 欺騙性干擾就是采用假的目標和信息作用于雷達的目標檢測和跟蹤系統(tǒng)，使雷達不能正確的檢測真正的目標或者不能正確的測量真正目標的參數信息，從而達到迷惑和擾亂雷達對真正目標檢測和跟蹤的目的 欺騙性干擾包括距離欺騙，角度欺騙，速度欺騙，AGC欺騙及多參數欺騙等 欺騙性干擾的優(yōu)點是干擾信號和雷達信號匹配，所有的干擾功率均被雷達吸收，雷達的處理增益也可部分被抵消或全部被抵消高重頻干擾是利用干擾機發(fā)射的高重頻 窄脈沖在雷達的自動檢測器輸出端或顯示器上形成遠大于雷達自動處理的目標批數( 對固定幅度門限的雷達) 或干擾能量使幅度門限抬高，致使其目標處理能力大幅度下降，甚至喪失 利用高重頻脈沖干擾技術，能有效干擾敵方警戒雷達，使敵方雷達不能有效工作。

有源壓制性干擾可以通過R&S的矢量信號源SMW200A和雷達模擬軟件一起，產生干擾信號，不管是脈沖形式的還是連續(xù)的。同時配合R&S公司的寬帶功率放大器BBA可以提供最高10KW的功率的信號。

對于欺騙式干擾的生成，SMW200A矢量信號源具有DRFM的方式產生欺騙干擾，通過SMW200A的數字基帶輸入，通過注入式的方式將信號加載到矢量信號源SMW200A，SMW200A的內置衰落模塊可以對輸入的數字基帶信號進行二次改造，如距離信息，多目標信息，速度信息等參數，可以改變目標的參數然后轉發(fā)出去，形成欺騙式干擾的生成。產生的信號還可以疊加噪聲和其他的干擾。

6 小結

基于SMW200A矢量信號源配合K300軟件構建建復雜電磁環(huán)境雷達場景干擾模擬器解決了可視化地圖場景構建，同時實現了雷達的目標模擬和環(huán)境模擬，實現了多目標多功能多種干擾源的模擬，是當前一種通用化的雷達背景信號模擬器和干擾模擬器，便于雷達系統(tǒng)抗干擾能力的效能評估。