一种多频段雷达干扰系统及方法与流程

本发明涉及雷达干扰技术领域，尤其涉及一种多频段雷达干扰系统及方法。

背景技术：

电子战在战场中的作用越来越重要，雷达部队在实战化训练中都需要与空中或地面干扰装置进行对抗演练，训练用的干扰系统具有体积小、重量轻、成本低，机动性强等特点，既可以用于雷达仿真测试时检验雷达的抗干扰性能，也可以用于部队实战化对抗训练，提高部队电子战战斗力。

针对不同频段雷达的训练任务，目前常用的做法是装配不同工作频段的干扰机，但是参与训练的雷达工作的频段越来越多，包括s波段、c波段、x波段和ku波段等，如果每换一种雷达无人机就更换一种干扰系统，设备种类多，备品备件不通用，尤其是空中训练平台更换载荷后必须重新配重测试，要求较长的训练准备时间，无法满足部队紧张的训练节奏，也增加了维护的复杂度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种多频段雷达干扰系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种多频段雷达干扰系统，适用于预设频段范围内任意频段的雷达干扰任务，包括：

接收天线，用于接收雷达信号；接收开关滤波组件，用于将预设频段带宽信号信道划分为预设数量的已知信号频段的信号信道，将所述雷达信号功分至所述信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，获得检波结果；噪声调制模组，用于根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号；发射开关滤波组件，用于对所述调相噪声干扰信号进行滤波处理；功放组件，用于对经过滤波处理的所述调相噪声干扰信号进行放大处理；发射天线，用于发射经放大处理的所述调相噪声干扰信号。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种多频段雷达干扰方法，包括如下步骤：

接收雷达信号；将所述雷达信号功分至预设数量的已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，获得检波结果；根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号；对所述调相噪声干扰信号进行滤波和放大处理；发射经滤波和放大处理的所述调相噪声干扰信号。

本发明的有益效果是：通过将雷达信号功分至多个已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，根据检波结果可以快速准确地确定雷达信号所属的信号频段，进而在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号，本发明适用于预设频段范围内任意频段的雷达干扰任务，无需每换一种雷达无人机更换一种干扰系统，节约了训练准备时间，降低了维护复杂度。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的多频段雷达干扰系统的组成框图；

图2为本发明另一实施例提供的多频段雷达干扰系统的组成框图；

图3为本发明一实施例提供的多频段雷达干扰系统的原理框图；

图4为本发明实施例提供的快速测定雷达信号频段的原理框图；

图5为本发明一实施例实施例提供的调相噪声干扰波形生产原理框图；

图6a-6c分别为本发明实施例提供的原始雷达信号、伪随机序列和调相噪声干扰波形时域图；

图7为本发明另一实施例提供的调相噪声干扰波形生产原理框图

图8为本发明实施例提供的控制噪声干扰信号带宽的原理框图；

图9为本发明实施例提供的不同码速率对应的调相噪声干扰信号频谱图；

图10为本发明实施例提供的脉冲压缩后雷达信号波形和调相噪声干扰波形比较图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的一种多频段雷达干扰系统结构示意图。该系统适用于预设频段范围内任意频段的雷达干扰任务。如图1所示，该系统包括：接收天线、接收开关滤波组件、噪声调制模组、接收开关滤波组件、功放组件和发射天线。

接收天线，用于接收雷达信号；接收开关滤波组件，用于将预设频段带宽信号信道划分为预设数量的已知信号频段的信号信道，将所述雷达信号功分至所述信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，获得检波结果；噪声调制模组，用于根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号；发射开关滤波组件，用于对所述调相噪声干扰信号进行滤波处理；功放组件，用于对经过滤波处理的所述调相噪声干扰信号进行放大处理；发射天线，用于发射经放大处理的所述调相噪声干扰信号。

需要说明的是，预设频段可以为2～18ghz。该实施例提供的多频段雷达干扰系统的工作频段可涵盖s波段、c波段、x波段和ku波段。

上述实施例中，通过将雷达信号功分至多个已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，根据检波结果可以快速准确地确定雷达信号所属的信号频段，进而在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号，本发明适用于预设频段范围内任意频段的雷达干扰任务，无需每换一种雷达无人机更换一种干扰系统，节约了训练准备时间，降低了维护复杂度。

可选地，如图3所示，所述接收开关滤波组件包括限幅器、数控衰减器、低噪声放大器、功分器、预设数量的带通滤波器、与所述带通滤波器数量相同的耦合器、与所述耦合器数量相同的检波器和第一多路开关；

所述限幅器、数控衰减器、低噪声放大器和功分器依次连接，所述功分器连接所有所述带通滤波器，每个所述带通滤波器连接一个耦合器，每个所述耦合器通过一个检波器连接噪声调制模组，所述噪声调制模组连接所述第一多路开关，所有所述耦合器连接所述第一多路开关。

上述实施例中，接收开关滤波组件对接收的雷达信号进行限幅、数控衰减和低噪放后，功分为预设数量的不同支路，分别进入不同频段的带通滤波器，并对滤波后的信号进行耦合检波，将检波结果发送给噪声调制模组，噪声调制模组根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，根据所述信号频段生成相应的信道选择指令，将所述信道选择指令发送给接收开关滤波组件和发射开关滤波组件，控制接收开关滤波组件和发射开关滤波组件打开相应的开关，进而使相应的信号通过相应的信号信道。

该实施例中通过带通滤波器和耦合器串联的支路构成一路信号信道。通过将雷达信号功分至多个已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，根据检波结果可以快速准确地确定雷达信号所属的信号频段。无需采用价格昂贵的瞬时测频接收机和捷变频频综实现频段检测，大大节约了成本。

如图4所示，该实施例中包括10路带通滤波器，每路带通滤波器的带宽为2ghz，中心频率相差1.6ghz，相邻信道滤波器通带交叠400mhz。也就是说，可以将2～18ghz宽带信号信道化为10路2ghz带宽信号，并对每路信号进行耦合检波。

具体工作原理如下：首先2～18ghz频段范围内的未知信号通过功分为10路，进入10个带通滤波器，未知信号只会通过它所在频段的带通滤波器，其他频段的滤波器基本没有信号输出，因此输出信号功率最大的带通滤波器对应的频段即为未知信号所处的频段；为了得到带通滤波器的输出功率，对每路滤波器输出进行耦合检波，通过测量检波电压大小计算信号功率；比较每路滤波器输出功率，通过开关选择滤波功率最大的那路信号输出，该路滤波器的频段即为未知信号的频段。多频段雷达干扰系统测定接收雷达信号的频段后就可进行下变频得到雷达中频信号。

可选地，如图2所示，所述噪声调制模组包括数字储频组件、收发组件和本振组件；

所述数字储频组件，用于根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，根据所述雷达信号所属的信号频段控制所述接收开关滤波组件将对应信号信道的带宽信号发送至收发组件；还用于控制本振组件和收发组件工作到相应信号频段；还用于在所述雷达中频信号上调制噪声，获得中频调相噪声干扰信号；

所述收发组件，用于对所述接收开关滤波组件发送的带宽信号进行二次下变频转换为雷达中频信号，并将所述雷达中频信号发送至数字储频组件；还用于对所述中频调相噪声干扰信号进行二次上变频转换为射频调相噪声干扰信号；该实施例中，收发组件收发中频频率可以为0.25～2.25ghz。

所述本振组件，用于产生多路变频所需的一本振信号和二本振信号，在需要切换通道时，通过开关切换到对应的本振。

需要说明的，根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段包括：对每个支路的检波电压进行数字采样，根据采样结果确定每个支路的信号功率；比较每个支路的信号功率，确定功率最大支路的信号频段即为所述雷达信号所属的信号频段。

该实施例中，在确定雷达信号所属的信号频段后，控制接收开关滤波组件的第一多路开关(该实施例中为10选1开关)选择功率最大支路输出。

上述实施例中，数字储频组件可根据检波结果快速判断雷达信号所属的信号频段，进而控制接收开关滤波组件打开对应的开关，使对应信号信道的带宽信号发送至收发组件，收发组件对接收的信号进行下变频，对发送的信号进行上变频，数字储频组件实现雷达信号的采样缓存和回放，并可调制噪声；本振组件产生变频所需多路一本振信号和二本振信号，在需要切换通道时，通过功分开关直接切换到对应的本振即可，减少了通道切换时间，满足了多频段处理的需求，解决单一本振锁频时间带来系统反应时间不足的问题。

可选地，所述数字储频组件在所述雷达中频信号上调制噪声，获得中频调相噪声干扰信号，具体包括：生成取值为{-1，+1}的二进制伪随机序列，将所述二进制伪随机序列与所述雷达中频信号相乘，获得中频调相噪声干扰信号。数学表达式为：

j(t)＝s(t)*c(t)

其中，j(t)为中频调相噪声干扰信号，s(t)为雷达中频信号，c(t)∈{+1，-1}为二进制伪随机序列。

具体地，如图5所示，所述数字储频组件包括高速adc、fpga和高速dac；

所述高速adc用于对收发组件发送的雷达中频信号进行采样，转换为雷达数字中频信号进入fpga，缓存在fpga内部ram中；

fpga内部通过线性移位寄存器生成取值为{0，1}的伪随机m序列，将所述取值为{0，1}的伪随机m序列转换为取值为{-1，+1}的二进制伪随机序列；发射干扰信号时，将ram中存储的雷达数字中频信号与所述二进制伪随机序列相乘，得到数字调相噪声干扰信号；为了保证序列的随机性，移位寄存器长度尽可能长；

通过高速dac将所述数字调相噪声干扰转换为模拟中频调相噪声干扰信号，并输出至收发组件。

上述实施例中，相较于传统的噪声干扰方法，上述方法不用将雷达中频信号转换为基带，不用测频就可使噪声干扰频率与雷达信号频率保持一致，计算简单，具有更好的干扰效果。通过图6a至6c可以看出，通过上述方式得到的调相噪声信号为灵巧噪声，干扰信号中心频率始终与雷达信号频率保持一致，且调制后的干扰信号带宽大于雷达信号带宽，可以保证干扰信号对雷达信号的绝对覆盖。

或者，如图7所示，通过对雷达中频信号取相反数实现与二进制伪随机序列中的﹣1相乘，该方法可进一步降低资源消耗。

所述数字储频组件通过改变二进制伪随机序列的码速率来控制噪声带宽，噪声带宽(hz)等于伪随机序列的码速率(bps)。

本发明实施例产生的调制噪声带宽等于m序列码速率，因此可通过改变调制m序列周期灵活控制噪声带宽，实现方式如图8所示，通过计数器输出使能脉冲，控制线性移位寄存器移位的周期，即m序列的周期；不同m序列周期产生的干扰信号频谱图如图9所示，可以看出通过m序列周期控制信号带宽的有效性。传统方法大多通过不同带宽的滤波器实现，要调整带宽只能通过添加不同带宽的fir滤波器，运算量大，一种带宽对应一组fir滤波器系数，带宽不能任意调节。本方法与传统方法相比，处理简单，资源占用少。

可选地，所述数字储频组件还包括多通道低速ad，用于对接收开关滤波组件发送的检波结果进行数字采样，将采样结果发送至fpga；

所述fpga用于根据所述采用结果确定接收开关滤波组件每个信号信道输出信号的信号功率，将功率最大的信号信道的信号频段确定为雷达信号频段。

可选地，所述本振组件包括第一功分开关、第二功分开关、多路一本振和多路二本振；所述多路一本振通过第一功分开关与所述收发组件连接，用于向所述收发组件提供多路一本振；所述多路二本振通过第二公分开关与所述收发组件连接，用于向所述收发组件提供多路二本振。

可选地，所述发射开关滤波组件包括第二多路开关、预设数量的带通滤波器、第三多路开关和高通滤波器；所述预设数量的带通滤波器两端分别连接所述第二多路开关和所述第三多路开关，所述数字储频组件根据确定的所述雷达信号所属的信号频段开启对应开关，使射频调相噪声干扰信号进入对应信号频段的带通滤波器进行带通滤波处理，再进入高通滤波器进行高通滤波处理。

本发明实施例提供的多频段雷达干扰系统产生的调相噪声干扰信号脉冲压缩后波形与原始雷达信号脉冲压缩波形比较如图10所示，可以看出原始波形只有一个相关峰，便于雷达探测目标的距离，而干扰波形存在多个杂乱随机的相关峰；当干扰功率足够时，本发明产生的干扰波形可安全压制住雷达回波，对雷达实施有效干扰。

上文结合图1至图10，详细描述了根据本发明实施例提供的一种多频段雷达干扰系统。下面详细描述本发明实施例提供的一种多频段雷达干扰方法。

该方法包括：接收雷达信号；将所述雷达信号功分至预设数量的已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，获得检波结果；根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号；对所述调相噪声干扰信号进行滤波和放大处理；发射经滤波和放大处理的所述调相噪声干扰信号。

上述实施例中，通过将雷达信号功分至多个已知信号频段的信号信道，通过对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，根据检波结果可以快速准确地确定雷达信号所属的信号频段，进而在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号，本发明适用于预设频段范围内任意频段的雷达干扰任务，无需每换一种雷达无人机更换一种干扰系统，节约了训练准备时间，降低了维护复杂度。

可选地，将所述雷达信号功分至预设数量的已知信号频段的信号信道之前还包括，对所述雷达信号进行限幅、数控衰减和低噪放处理。

可选地，所述将所述雷达信号功分至预设数量的已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，获得检波结果，包括：

将所述雷达信号通过功分器公分为预设数量的支路，每一支路分别进入不同信号频段的带通滤波器进行滤波，对滤波后的信号进行耦合检波。

上述实施例中，带通滤波器和耦合器串联的支路构成一路信号信道，通过将雷达信号功分至多个已知信号频段的信号信道，对每路所述信号信道的带宽信号进行耦合检波，根据检波结果可以快速准确地确定雷达信号所属的信号频段。无需采用价格昂贵的瞬时测频接收机和捷变频频综实现频段检测，大大节约了成本。

可选地，所述根据所述检波结果确定所述雷达信号所属的信号频段，包括：对每个支路的检波电压进行数字采样，根据采样结果确定每个支路的信号功率；比较每个支路的信号功率，确定功率最大支路的信号频段即为所述雷达信号所属的信号频段。

可选地，所述在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号，包括：

生成取值为{－1，+1}的二进制伪随机序列，将所述二进制伪随机序列与所述雷达中频信号相乘，获得中频调相噪声干扰信号；

或者，通过对雷达中频信号取相反数代替与二进制伪随机序列中的-1相乘，获得中频调相噪声干扰信号。

上述实施例提供的多频段雷达干扰方法，相较于传统的噪声干扰方法，上述方法不用将雷达中频信号转换为基带，计算简单，具有更好的干扰效果。通过上述方式得到的调相噪声信号为灵巧噪声，干扰信号中心频率始终与雷达信号频率保持一致，且调制后的干扰信号带宽大于雷达信号带宽，可以保证干扰信号对雷达信号的绝对覆盖。

具体地，所述在已确定信号频段的所述雷达信号上调制噪声，获得调相噪声干扰信号，包括：

通过高速adc用于对收发组件发送的雷达中频信号进行采样，转换为雷达数字中频信号进入fpga，缓存在fpga内部ram中；

fpga内部通过线性移位寄存器生成取值为{0，1}的伪随机m序列，将所述取值为{0，1}的伪随机m序列转换为取值为{-1，+1}的二进制伪随机序列；发射干扰信号时，将ram中存储的雷达数字中频信号与所述二进制伪随机序列相乘，得到数字调相噪声干扰信号；

通过高速dac将所述数字调相噪声干扰转换为模拟中频调相噪声干扰信号，并输出至收发组件。

或者，通过对雷达中频信号取相反数代替与二进制伪随机序列中的-1相乘，该方法可进一步降低资源消耗。

所述数字储频组件通过改变二进制伪随机序列的码速率来控制噪声带宽，噪声带宽(hz)等于伪随机序列的码速率(bps)。

本发明实施例产生的调制噪声带宽等于m序列码速率，因此可通过改变调制m序列周期灵活控制噪声带宽，可通过计数器输出使能脉冲，控制线性移位寄存器移位的周期，即m序列的周期。传统方法大多通过不同带宽的滤波器实现，本方法与传统方法相比，处理简单，资源占用少。

可选地，在进行噪声调制时，通过本振组件产生多路变频所需的一本振信号和二本振信号，在需要切换通道时，通过开关切换到对应的本振。

上述实施例中，本振组件产生变频所需多路一本振信号和二本振信号，在需要切换通道时，通过功分开关直接切换到对应的本振即可，减少了通道切换时间，满足了多频段处理的需求，解决单一本振锁频时间带来系统反应时间不足的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。