关于复杂电磁环境雷达干扰模拟器的性能分析和应用

1 引言

复杂电磁环境雷达的适应性考虑，需要同时模拟干扰信号和目标信号来进行验证。雷达目标模拟器是在雷达测试系统中模拟目标微波反射特性，产生目标回波信号，对雷达性能测试和动态仿真的核心设备，在雷达目标导引、武器制导、遥感成像和气象探测等领域具有重要应用。在目标模拟器的基础上实现干扰的模拟是雷达模拟器当前一个重要需求，需要建立了雷达目标模拟器的一体化数字开发环境和通用开发平台；实现多体制雷达的目标、环境及干扰信号模拟的集成，实现雷达目标模拟器的标准化和系列化。采用SMW200A作为雷达回波和干扰模拟器的硬件平台，跟非标自制的设备比，具有更高的射频指标，如动态范围、杂散、相位噪声、频率范围等，而且更具有通用化，可以通过软件的设置和修改就可以实现不同体质雷达和干扰的设定，灵活性大大提高。

2 系统构架

雷达复杂电磁环境模拟器主要包括雷达信号模拟器和雷达干扰模拟器两大类，拟器是要在实验室内形成逼真的电磁信号环境，它可对所产生的模拟信号实施逐个脉冲的控制，所控制的参数包括: 脉冲到达时间、脉冲到达角、射频频率、脉冲宽度、脉冲幅度( 由雷达辐射电平 雷达天线扫描特性和作用距离决定)脉冲压缩、脉间捷变、脉内捷变等特性。R&S公司的雷达目标、干扰模拟器采用矢量信号源SMW200A作为硬件平台，SMW200A是一款频率范围覆盖100K-42.5GHz，具有双通道输出的信号源，同时可以搭配2个模拟基带输出，6个数字基带输出，最多实现8个通道的信号同时产生。为多通道、多目标、多干扰产生提供了硬件基础。内部基带信号发生器可产生最高160 MHz I/Q调制带宽，带内平坦度可以达到0.05dB的极高指标，外部IQ调制带宽可达2GHz。

图1 双通道矢量信号源SMW200A 外观

SMW200A的构架如下：

可以看到，SMW200A的基带输入及其强大，这也为雷达信号基带的输入提供了各种选择，可以选择仪器内部的160M的基带源，也可以选择数字基带IQ的输入。

由于干扰源来自不同的辐射源，具有不同的波束方向和不同的信号形式，所以如果要产生真实的环境，需要接不同的天线，这样需要多通道的信号模拟器，同时能够模拟多个辐射源，或者多部雷达的信号产生。SMW200A具有业内独有的双通道构架和2个模拟基带输出6个数字基带输出，这样可以搭配出各种复合条件的多通道雷达信号模拟和干扰模拟，框图如下：

图2 4路相参信号产生

图四显示的是一个4通道信号产生配置，一台双通道的SMW200A矢量信号源，另外配两台紧凑型的矢量信号源SGS，SMW200A后面板的IQ信号直接送给SGS，通过USB的链接，在SMW200A的界面上可以直接控制SGS的信号设置。为了保证某些应用的需要，产生的信号要保证全相参，所以整个系统考虑了简单的共用本振和信号触发同步的设置，可以保证信号的相参性。

3 雷达复杂电磁环境场景构建

复杂电磁环境雷达干扰模拟器和信号模拟器常常需要同时产生和实现，所以当前的模拟器通常需要同时进行目标模拟和环境模拟，也就是要同时产生目标信号和干扰信号。R&S公司的雷达模拟系统以SMW200A作为硬件平台，配合专用的雷达环境模拟软件K300，就可以模拟真实的雷达工作场景，产生环境信号和目标信号。使用K300软件可以直接生成想要的雷达场景数据，通过LAN口控制SMW200A进行信号的实时播放。

为了验证雷达系统的抗干扰效能评估，需要构建一个带有干扰的复杂背景雷达电磁环境，构建的环境包括多个因素需要考虑，如：

雷达源位置和个数

干扰源位置和个数

雷达体制设置

雷达天线波束和天线扫描

雷达脉冲参数设置

干扰源特性

为了能够清晰的描述这些参数，雷达环境模拟软件可以设置图形化的辐射源添加，下图是以2D方式显示的辐射源和干扰源坐标图，如下：

图3 K300软件显示复杂雷达场景坐标地图

图3中，中心是自己的雷达接收机位置，在图上布置了三部雷达和一部干扰设备。每部雷达发射机和干扰辐射源的位置都可以设定，图上的三部雷达一部是单模式雷达，一部是多功能雷达，还有一部是导航雷达，辐射干扰源是无线台站。每一部雷达都可以设置其自己的载频，功率，带宽，尤其是天线的指向等参数。

以地图的形式进行场景构建特别适合复杂电磁环境的构建描述，基于地图的场景构建更能模拟真实的环境。这个功能是雷达环境模拟系统的统筹安排。不论是地基雷达还是空基雷达，或者是弹载雷达，都可以以其真实的工作环境，进行地图的构建，这将是雷达系统抗干扰评估的一种高效手段。

4 雷达体制和参数设置

根据不同用途的雷达，要设置相应的雷达天线参数波束方向以及脉冲波形参数等，其模拟软件的逻辑如下：

图4 K300软件雷达信号生成逻辑

如图4所示，要模拟一个真实的雷达信号，首先要设置其雷达的波束，然后是雷达天线的扫描，然后根据雷达的体制设置不同的脉冲宽度、脉压方式、高低重频等等，最后显示出雷达的结果。

具体到1、2、3、4的每个环节，都可以通过软件界面的友好设置，进入下一步的设置，软件界面如图5所示。

图5 K300软件雷达信号生成四阶段设置起始界面

通过这个起始界面，可以分别点击每个部分的菜单设置键进入更进一步的设置区域。比如脉冲波形的设置可以进入到下面的见界面，如图6：

图6 K300软件脉冲波形和脉冲序列设置

5 干扰设置

现在的雷达干扰模拟器提供各种主要干扰模式，如噪声干扰，随机假目标干扰，高重频干扰及航迹假目标干扰等 常见的有源干扰有压制性干扰和欺骗性干扰 其中噪声干扰是通过把目标淹没在噪声中产生遮蔽雷达目标的效果，它的干扰方式主要是连续的，非相干的噪声干扰，属于压制性扰 压制性干扰的主要优点是需要了解敌方雷达的信息很少，它对传统体制雷达的干扰效果较好 欺骗性干扰就是采用假的目标和信息作用于雷达的目标检测和跟踪系统，使雷达不能正确的检测真正的目标或者不能正确的测量真正目标的参数信息，从而达到迷惑和扰乱雷达对真正目标检测和跟踪的目的 欺骗性干扰包括距离欺骗，角度欺骗，速度欺骗，AGC欺骗及多参数欺骗等 欺骗性干扰的优点是干扰信号和雷达信号匹配，所有的干扰功率均被雷达吸收，雷达的处理增益也可部分被抵消或全部被抵消高重频干扰是利用干扰机发射的高重频 窄脉冲在雷达的自动检测器输出端或显示器上形成远大于雷达自动处理的目标批数( 对固定幅度门限的雷达) 或干扰能量使幅度门限抬高，致使其目标处理能力大幅度下降，甚至丧失 利用高重频脉冲干扰技术，能有效干扰敌方警戒雷达，使敌方雷达不能有效工作。

有源压制性干扰可以通过R&S的矢量信号源SMW200A和雷达模拟软件一起，产生干扰信号，不管是脉冲形式的还是连续的。同时配合R&S公司的宽带功率放大器BBA可以提供最高10KW的功率的信号。

对于欺骗式干扰的生成，SMW200A矢量信号源具有DRFM的方式产生欺骗干扰，通过SMW200A的数字基带输入，通过注入式的方式将信号加载到矢量信号源SMW200A，SMW200A的内置衰落模块可以对输入的数字基带信号进行二次改造，如距离信息，多目标信息，速度信息等参数，可以改变目标的参数然后转发出去，形成欺骗式干扰的生成。产生的信号还可以叠加噪声和其他的干扰。

6 小结

基于SMW200A矢量信号源配合K300软件构建建复杂电磁环境雷达场景干扰模拟器解决了可视化地图场景构建，同时实现了雷达的目标模拟和环境模拟，实现了多目标多功能多种干扰源的模拟，是当前一种通用化的雷达背景信号模拟器和干扰模拟器，便于雷达系统抗干扰能力的效能评估。