1 引言

復(fù)雜電磁環(huán)境雷達(dá)的適應(yīng)性考慮，需要同時(shí)模擬干擾信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。雷達(dá)目標(biāo)模擬器是在雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)中模擬目標(biāo)微波反射特性，產(chǎn)生目標(biāo)回波信號(hào)，對(duì)雷達(dá)性能測(cè)試和動(dòng)態(tài)仿真的核心設(shè)備，在雷達(dá)目標(biāo)導(dǎo)引、武器制導(dǎo)、遙感成像和氣象探測(cè)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。在目標(biāo)模擬器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)干擾的模擬是雷達(dá)模擬器當(dāng)前一個(gè)重要需求，需要建立了雷達(dá)目標(biāo)模擬器的一體化數(shù)字開(kāi)發(fā)環(huán)境和通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)；實(shí)現(xiàn)多體制雷達(dá)的目標(biāo)、環(huán)境及干擾信號(hào)模擬的集成，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)模擬器的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。采用SMW200A作為雷達(dá)回波和干擾模擬器的硬件平臺(tái)，跟非標(biāo)自制的設(shè)備比，具有更高的射頻指標(biāo)，如動(dòng)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(guò)軟件的設(shè)置和修改就可以實(shí)現(xiàn)不同體質(zhì)雷達(dá)和干擾的設(shè)定，靈活性大大提高。

2 系統(tǒng)構(gòu)架

雷達(dá)復(fù)雜電磁環(huán)境模擬器主要包括雷達(dá)信號(hào)模擬器和雷達(dá)干擾模擬器兩大類(lèi)，擬器是要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)形成逼真的電磁信號(hào)環(huán)境，它可對(duì)所產(chǎn)生的模擬信號(hào)實(shí)施逐個(gè)脈沖的控制，所控制的參數(shù)包括: 脈沖到達(dá)時(shí)間、脈沖到達(dá)角、射頻頻率、脈沖寬度、脈沖幅度( 由雷達(dá)輻射電平 雷達(dá)天線掃描特性和作用距離決定)脈沖壓縮、脈間捷變、脈內(nèi)捷變等特性。R&S公司的雷達(dá)目標(biāo)、干擾模擬器采用矢量信號(hào)源SMW200A作為硬件平臺(tái)，SMW200A是一款頻率范圍覆蓋100K-42.5GHz，具有雙通道輸出的信號(hào)源，同時(shí)可以搭配2個(gè)模擬基帶輸出，6個(gè)數(shù)字基帶輸出，最多實(shí)現(xiàn)8個(gè)通道的信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生。為多通道、多目標(biāo)、多干擾產(chǎn)生提供了硬件基礎(chǔ)。內(nèi)部基帶信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生最高160 MHz I/Q調(diào)制帶寬，帶內(nèi)平坦度可以達(dá)到0.05dB的極高指標(biāo)，外部IQ調(diào)制帶寬可達(dá)2GHz。

圖1 雙通道矢量信號(hào)源SMW200A 外觀

SMW200A的構(gòu)架如下：

可以看到，SMW200A的基帶輸入及其強(qiáng)大，這也為雷達(dá)信號(hào)基帶的輸入提供了各種選擇，可以選擇儀器內(nèi)部的160M的基帶源，也可以選擇數(shù)字基帶IQ的輸入。

由于干擾源來(lái)自不同的輻射源，具有不同的波束方向和不同的信號(hào)形式，所以如果要產(chǎn)生真實(shí)的環(huán)境，需要接不同的天線，這樣需要多通道的信號(hào)模擬器，同時(shí)能夠模擬多個(gè)輻射源，或者多部雷達(dá)的信號(hào)產(chǎn)生。SMW200A具有業(yè)內(nèi)獨(dú)有的雙通道構(gòu)架和2個(gè)模擬基帶輸出6個(gè)數(shù)字基帶輸出，這樣可以搭配出各種復(fù)合條件的多通道雷達(dá)信號(hào)模擬和干擾模擬，框圖如下：

圖2 4路相參信號(hào)產(chǎn)生

圖四顯示的是一個(gè)4通道信號(hào)產(chǎn)生配置，一臺(tái)雙通道的SMW200A矢量信號(hào)源，另外配兩臺(tái)緊湊型的矢量信號(hào)源SGS，SMW200A后面板的IQ信號(hào)直接送給SGS，通過(guò)USB的鏈接，在SMW200A的界面上可以直接控制SGS的信號(hào)設(shè)置。為了保證某些應(yīng)用的需要，產(chǎn)生的信號(hào)要保證全相參，所以整個(gè)系統(tǒng)考慮了簡(jiǎn)單的共用本振和信號(hào)觸發(fā)同步的設(shè)置，可以保證信號(hào)的相參性。

3 雷達(dá)復(fù)雜電磁環(huán)境場(chǎng)景構(gòu)建

復(fù)雜電磁環(huán)境雷達(dá)干擾模擬器和信號(hào)模擬器常常需要同時(shí)產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn)，所以當(dāng)前的模擬器通常需要同時(shí)進(jìn)行目標(biāo)模擬和環(huán)境模擬，也就是要同時(shí)產(chǎn)生目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)。R&S公司的雷達(dá)模擬系統(tǒng)以SMW200A作為硬件平臺(tái)，配合專(zhuān)用的雷達(dá)環(huán)境模擬軟件K300，就可以模擬真實(shí)的雷達(dá)工作場(chǎng)景，產(chǎn)生環(huán)境信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)。使用K300軟件可以直接生成想要的雷達(dá)場(chǎng)景數(shù)據(jù)，通過(guò)LAN口控制SMW200A進(jìn)行信號(hào)的實(shí)時(shí)播放。

為了驗(yàn)證雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾效能評(píng)估，需要構(gòu)建一個(gè)帶有干擾的復(fù)雜背景雷達(dá)電磁環(huán)境，構(gòu)建的環(huán)境包括多個(gè)因素需要考慮，如：

雷達(dá)源位置和個(gè)數(shù)

干擾源位置和個(gè)數(shù)

雷達(dá)體制設(shè)置

雷達(dá)天線波束和天線掃描

雷達(dá)脈沖參數(shù)設(shè)置

干擾源特性

為了能夠清晰的描述這些參數(shù)，雷達(dá)環(huán)境模擬軟件可以設(shè)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(biāo)圖，如下：

圖3 K300軟件顯示復(fù)雜雷達(dá)場(chǎng)景坐標(biāo)地圖

圖3中，中心是自己的雷達(dá)接收機(jī)位置，在圖上布置了三部雷達(dá)和一部干擾設(shè)備。每部雷達(dá)發(fā)射機(jī)和干擾輻射源的位置都可以設(shè)定，圖上的三部雷達(dá)一部是單模式雷達(dá)，一部是多功能雷達(dá)，還有一部是導(dǎo)航雷達(dá)，輻射干擾源是無(wú)線臺(tái)站。每一部雷達(dá)都可以設(shè)置其自己的載頻，功率，帶寬，尤其是天線的指向等參數(shù)。

以地圖的形式進(jìn)行場(chǎng)景構(gòu)建特別適合復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建描述，基于地圖的場(chǎng)景構(gòu)建更能模擬真實(shí)的環(huán)境。這個(gè)功能是雷達(dá)環(huán)境模擬系統(tǒng)的統(tǒng)籌安排。不論是地基雷達(dá)還是空基雷達(dá)，或者是彈載雷達(dá)，都可以以其真實(shí)的工作環(huán)境，進(jìn)行地圖的構(gòu)建，這將是雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾評(píng)估的一種高效手段。

4 雷達(dá)體制和參數(shù)設(shè)置

根據(jù)不同用途的雷達(dá)，要設(shè)置相應(yīng)的雷達(dá)天線參數(shù)波束方向以及脈沖波形參數(shù)等，其模擬軟件的邏輯如下：

圖4 K300軟件雷達(dá)信號(hào)生成邏輯

如圖4所示，要模擬一個(gè)真實(shí)的雷達(dá)信號(hào)，首先要設(shè)置其雷達(dá)的波束，然后是雷達(dá)天線的掃描，然后根據(jù)雷達(dá)的體制設(shè)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(dá)的結(jié)果。

具體到1、2、3、4的每個(gè)環(huán)節(jié)，都可以通過(guò)軟件界面的友好設(shè)置，進(jìn)入下一步的設(shè)置，軟件界面如圖5所示。

圖5 K300軟件雷達(dá)信號(hào)生成四階段設(shè)置起始界面

通過(guò)這個(gè)起始界面，可以分別點(diǎn)擊每個(gè)部分的菜單設(shè)置鍵進(jìn)入更進(jìn)一步的設(shè)置區(qū)域。比如脈沖波形的設(shè)置可以進(jìn)入到下面的見(jiàn)界面，如圖6：

圖6 K300軟件脈沖波形和脈沖序列設(shè)置

5 干擾設(shè)置

現(xiàn)在的雷達(dá)干擾模擬器提供各種主要干擾模式，如噪聲干擾，隨機(jī)假目標(biāo)干擾，高重頻干擾及航跡假目標(biāo)干擾等 常見(jiàn)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(guò)把目標(biāo)淹沒(méi)在噪聲中產(chǎn)生遮蔽雷達(dá)目標(biāo)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(diǎn)是需要了解敵方雷達(dá)的信息很少，它對(duì)傳統(tǒng)體制雷達(dá)的干擾效果較好 欺騙性干擾就是采用假的目標(biāo)和信息作用于雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤系統(tǒng)，使雷達(dá)不能正確的檢測(cè)真正的目標(biāo)或者不能正確的測(cè)量真正目標(biāo)的參數(shù)信息，從而達(dá)到迷惑和擾亂雷達(dá)對(duì)真正目標(biāo)檢測(cè)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(shù)欺騙等 欺騙性干擾的優(yōu)點(diǎn)是干擾信號(hào)和雷達(dá)信號(hào)匹配，所有的干擾功率均被雷達(dá)吸收，雷達(dá)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(jī)發(fā)射的高重頻 窄脈沖在雷達(dá)的自動(dòng)檢測(cè)器輸出端或顯示器上形成遠(yuǎn)大于雷達(dá)自動(dòng)處理的目標(biāo)批數(shù)( 對(duì)固定幅度門(mén)限的雷達(dá)) 或干擾能量使幅度門(mén)限抬高，致使其目標(biāo)處理能力大幅度下降，甚至喪失 利用高重頻脈沖干擾技術(shù)，能有效干擾敵方警戒雷達(dá)，使敵方雷達(dá)不能有效工作。

有源壓制性干擾可以通過(guò)R&S的矢量信號(hào)源SMW200A和雷達(dá)模擬軟件一起，產(chǎn)生干擾信號(hào)，不管是脈沖形式的還是連續(xù)的。同時(shí)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(hào)。

對(duì)于欺騙式干擾的生成，SMW200A矢量信號(hào)源具有DRFM的方式產(chǎn)生欺騙干擾，通過(guò)SMW200A的數(shù)字基帶輸入，通過(guò)注入式的方式將信號(hào)加載到矢量信號(hào)源SMW200A，SMW200A的內(nèi)置衰落模塊可以對(duì)輸入的數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行二次改造，如距離信息，多目標(biāo)信息，速度信息等參數(shù)，可以改變目標(biāo)的參數(shù)然后轉(zhuǎn)發(fā)出去，形成欺騙式干擾的生成。產(chǎn)生的信號(hào)還可以疊加噪聲和其他的干擾。

6 小結(jié)

基于SMW200A矢量信號(hào)源配合K300軟件構(gòu)建建復(fù)雜電磁環(huán)境雷達(dá)場(chǎng)景干擾模擬器解決了可視化地圖場(chǎng)景構(gòu)建，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)的目標(biāo)模擬和環(huán)境模擬，實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)多功能多種干擾源的模擬，是當(dāng)前一種通用化的雷達(dá)背景信號(hào)模擬器和干擾模擬器，便于雷達(dá)系統(tǒng)抗干擾能力的效能評(píng)估。