摘 要： 壓制式毫米波干擾模擬器能夠真實(shí)模擬引信所面臨的干擾環(huán)境,，為實(shí)驗(yàn)提供阻塞噪聲,、瞄準(zhǔn)噪聲,、掃頻噪聲,。本文分析了壓制式噪聲產(chǎn)生原理,，阻塞噪聲,、瞄準(zhǔn)噪聲采用噪聲調(diào)頻的方式得到,，掃頻噪聲采用函數(shù)掃頻的方式得到,。提出了三種可行的毫米波干擾模擬器的實(shí)現(xiàn)方案：上變頻方案、濾波方案和倍頻方案,。對(duì)以上三種方案進(jìn)行了分析和比較,，最終設(shè)計(jì)采用了倍頻方案，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。
關(guān)鍵詞： 毫米波,；干擾模擬器；壓制式干擾,；引信
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雷達(dá)引信是利用雷達(dá)波獲取目標(biāo)信息而控制發(fā)火的近炸雷達(dá)引信,。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)雷達(dá)引信的人為干擾可以分為無源干擾和有源干擾,。壓制式干擾屬于有源干擾的一種,，是干擾方用強(qiáng)大的干擾功率壓制破壞雷達(dá)引信接收機(jī)的工作，或使雷達(dá)引信產(chǎn)生虛警而“早炸”,；或使雷達(dá)引信接收機(jī)輸出信噪比降低,，造成雷達(dá)引信對(duì)目標(biāo)的探測(cè)困難，甚至失掉目標(biāo)信息而使雷達(dá)引信“瞎火”,。
壓制式干擾是目前廣泛采用的干擾形式,。根據(jù)實(shí)施干擾方法的不同，這種干擾又分為掃頻式干擾,、阻塞式干擾和瞄準(zhǔn)式干擾,。掃頻式干擾發(fā)射等幅或調(diào)制的射頻信號(hào)，其載頻以一定速率在很寬的頻率范圍內(nèi)按一定規(guī)律做周期性變化,，當(dāng)頻率掃過雷達(dá)引信通帶時(shí),，就可以使其“早炸”。阻塞式干擾發(fā)射寬頻帶的干擾信號(hào),，因此可對(duì)頻帶內(nèi)的雷達(dá)引信同時(shí)進(jìn)行干擾,。瞄準(zhǔn)式干擾是在接收機(jī)雷達(dá)引信輻射信號(hào)的基礎(chǔ)上，將干擾頻率對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)引信工作頻率,，并將其功率集中在一個(gè)略大于雷達(dá)引信工作頻帶的頻率范圍內(nèi),。
毫米波通常是指波長介于1mm～10mm的一段電磁頻譜。從頻譜分布來看,，毫米波低端與微波相連,，而高端則和紅外,、光波相連接。和微波相比,，毫米波波長短,，因而其設(shè)備體積小、重量輕,、機(jī)動(dòng)性好,。這些特點(diǎn)正是精確制導(dǎo)武器和各種飛行器所必須具備的,。因此雷達(dá)引信工作頻段在向毫米波方向發(fā)展,。毫米波干擾模擬器通過產(chǎn)生在毫米波段不同性質(zhì)的干擾噪聲可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)引信抗干擾能力的評(píng)估。
1 壓制式干擾原理分析
干擾模擬器提供阻塞式干擾,，瞄準(zhǔn)式干擾和掃頻式干擾,。
對(duì)于阻塞式干擾，瞄準(zhǔn)式干擾,，可以由隨機(jī)信號(hào)通過調(diào)頻的方式得到,。隨機(jī)信號(hào)f(t)是均值為零的高斯隨機(jī)信號(hào)，其幅度概率密度可以表示為：
由隨機(jī)信號(hào)f(t)調(diào)頻得到的調(diào)頻信號(hào)Ψ(t)的功率譜密度為ΨFM(ω),，其表達(dá)式為：
在Δωg內(nèi),，形成了一個(gè)噪聲干擾帶，對(duì)在這個(gè)頻帶內(nèi)的信號(hào)可以起到干擾作用,。
干擾模擬器的掃頻式干擾可以通過函數(shù)掃頻的方式得到,。其中載頻為某一頻率的正弦波，調(diào)制波形為各種函數(shù)波形,，如正弦波,、矩形波、三角波等,。疊加上一定帶寬的瞬時(shí)噪聲,，從而形成函數(shù)掃頻式干擾。通過選擇不同的掃頻率函數(shù),，可以模擬不同掃頻狀態(tài)下噪聲對(duì)雷達(dá)引信的干擾,。不失一般性，以線性調(diào)頻波為例分析,。線性調(diào)頻波的產(chǎn)生方式是一個(gè)鋸齒波加到壓控振蕩器(VCO)上形成的,，在理想情況下，VCO的頻率傾斜度為一直線,，對(duì)VCO施加一線性電壓,，其輸出信號(hào)的頻率應(yīng)隨時(shí)間呈線性變化。
線性調(diào)頻波是在周期T內(nèi),，形成一個(gè)帶寬為B的掃頻信號(hào),。線性調(diào)頻波在數(shù)學(xué)上可以表示為：
如果掃頻的過程中疊加上瞬時(shí)噪聲,，則在帶寬B內(nèi)干擾信號(hào)以速率為1/T作周期性的變化，可以形成一個(gè)干擾帶,，對(duì)頻帶內(nèi)的雷達(dá)引信同時(shí)進(jìn)行干擾,。
同理，如果掃頻率函數(shù)為三角波,、階梯波,、鋸齒波、正弦波等,，在掃頻過程中疊加上瞬時(shí)噪聲,，可以得到載頻以不同規(guī)律變化的掃頻干擾過程。
壓制式干擾產(chǎn)生結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。壓制式干擾產(chǎn)生由函數(shù)波形發(fā)生器,、基帶白噪聲發(fā)生器、壓控振蕩器(VCO)等組成,。當(dāng)工作在阻塞式干擾和瞄準(zhǔn)式干擾方式時(shí),，波形發(fā)生器不工作，只有帶限白噪聲經(jīng)過隔直濾波放大以后加到VCO上,，噪聲頻譜的中心位置通過加到VCO上的直流偏壓大小來控制,，噪聲調(diào)頻半功率點(diǎn)帶寬通過加到VCO上的帶限白噪聲幅值來控制?；鶐О自肼暭拥絍CO以后將得到阻塞或瞄準(zhǔn)噪聲,。基帶噪聲的幅度范圍是可變的,，不同幅度的基帶噪聲通過VCO以后將得到不同帶寬的調(diào)頻噪聲,。在通帶范圍內(nèi)的噪聲具有均勻的功率譜密度，在工程上是可以接受的干擾噪聲,。通過調(diào)節(jié)加到VCO上的直流電壓的大小可以控制噪聲頻譜中心位置,，將噪聲再通過濾波器以后就可以得到所需工作頻段的噪聲干擾信號(hào)。而掃頻式干擾由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生不同的函數(shù)波形以供選擇,，函數(shù)波形經(jīng)過隔直濾波放大以后加到VCO上,，此時(shí)白噪聲發(fā)生器提供一個(gè)瞬時(shí)的干擾噪聲。干擾頻譜的中心位置通過加到VCO上的直流偏壓大小來控制,，掃頻率帶寬通過加到VCO上的波形的幅值來控制,。使用Simulink進(jìn)行建模仿真，可以得到白噪聲發(fā)生器提供產(chǎn)生的5MHz白噪聲通過VCO調(diào)頻產(chǎn)生出大于200MHz阻塞干擾噪聲,。如圖2所示,。
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2 干擾模擬器方案設(shè)計(jì)
干擾模擬器的設(shè)計(jì)要求提供在毫米波段的壓制式干擾，可以模擬功率和頻率的變化,，而且要求其工作頻率和帶寬可以隨模擬要求的不同人為設(shè)定,，功率大小也能夠依照要求改變大小,，且有足夠大的動(dòng)態(tài)范圍。
為了實(shí)現(xiàn)上述要求,，在設(shè)計(jì)過程中提出以下幾種可行的方案,。
2.1 上變頻方案
上變頻方案如圖3所示。為獲得毫米波噪聲干擾信號(hào),，電路采用三次頻率變換過程,。基帶噪聲經(jīng)過三次混頻,，被調(diào)制到Ka波段,，再經(jīng)毫米波功放達(dá)到足夠大的發(fā)射功率。采用三次混頻的目的是確保各級(jí)本振信號(hào)被濾除干凈,。該方案的優(yōu)點(diǎn)是未采用倍頻器件,，信號(hào)完整性好。功率大小的改變通過電調(diào)衰減器來控制,，這一過程在Ku波段完成。該電路設(shè)計(jì)方案在工程上比較成熟,，缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,，高中頻毫米波混頻器貨源不好尋找。所以最終設(shè)計(jì)沒有采用該方案,。
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2.2 濾波方案
濾波方案如圖4所示,。阻塞噪聲和瞄準(zhǔn)噪聲使用的模擬噪聲發(fā)生器經(jīng)開關(guān)濾波器組產(chǎn)生；開關(guān)濾波器組用來選擇兩種噪聲信號(hào)的帶寬,；開關(guān)控制信號(hào)由控制單元產(chǎn)生,。掃頻噪聲由函數(shù)波形加到恒溫VCO后通過調(diào)頻的方式產(chǎn)生，掃頻過程中需要疊加的瞬時(shí)噪聲也來自模擬噪聲發(fā)生器,。兩路中頻噪聲同本振信號(hào)混頻產(chǎn)生Ku波段的微波信號(hào),，該信號(hào)經(jīng)倍頻、功率放大調(diào)制到Ka波段得到功率足夠大的毫米波噪聲干擾信號(hào),。該方案的優(yōu)點(diǎn)是阻塞噪聲與瞄準(zhǔn)噪聲頻譜基本不受溫度影響,。缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本高，且電路方案不太成熟,，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大,。所以最終設(shè)計(jì)也沒有采用該方案。
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2.3 倍頻方案
倍頻方案如圖5所示,?；鶐О自肼暫秃瘮?shù)波形通過信號(hào)合成器以后加到VCO上，通過調(diào)頻的方式得到在中頻頻段的阻塞,、瞄準(zhǔn)和掃頻噪聲,。該中頻噪聲通過一次混頻到Ku段,，再二倍頻到Ka段，實(shí)現(xiàn)毫米波段的干擾噪聲,。由于該方案從研制成本和工程實(shí)現(xiàn)上來說都是最合適的方案,，所以最終設(shè)計(jì)采用了該方案。
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3 實(shí)測(cè)結(jié)果和結(jié)論
圖 6是采用倍頻方案的干擾噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果圖,?？梢姡捎帽额l方案可以很好地實(shí)現(xiàn)毫米波干擾模擬器的設(shè)計(jì),。
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