基于噪声乘积的伪码调相引信灵巧噪声干扰

余 成，李世中，陈 赟，李培英，武锡卓

（1.中北大学，山西太原 030051；2.中国南方工业研究院，北京 102209；3.邯郸学院，河北邯郸 056005；4. 92581部队，河北秦皇岛 066000）

引信电子干扰是电子对抗形式之一，是通过干扰信息化装备，降低其毁伤效能的1 种直接有效的途径。复杂电磁环境是现代战争的突出特征。伪码调相引信由于伪随机序列的自相关函数同白噪声相关函数的随机特性相似，都具有良好的距离分辨能力、抗干扰能力和距离截止特性，因此，其已经成为引信电子干扰研究的重点内容。

文献[3]指出在通频带内，只有高斯白噪声达到较高功率后，引信才会发生误动作。文献[4]说明伪随机码误码、码元宽度误差和延时误差是影响瞄准式欺骗干扰对伪码引信干扰效果的3个因素。针对日益复杂的对抗环境，传统的非相干干扰呈现出越来越多的局限性。在已有相干干扰的基础上，研究人员提出灵巧干扰这一新型干扰方式，以降低干扰所需的条件。灵巧干扰，实质上是1 种基于数字射频存储器（DRFM）的信号存储与调制技术，其干扰信号具有较强的相干性。文献[8]提出1 种基于噪声卷积的灵巧噪声干扰技术，用噪声对引信发射信号卷积调制，能提高干扰信号的能量利用率，降低干扰机侦察设备的要求。需要获得相应的信号参数来生成干扰信号，由于计算过程比较复杂，实时运算量较大，对侦察精度要求也较高，因此可能会降低干扰机的响应速度，影响干扰效果。

噪声乘积调制的灵巧噪声干扰是1种新型灵巧干扰，在一定程度上能够避免实时运算量过大的问题。在生成干扰信号后，只需要对引信发射信号乘积调制就能实现干扰。相比卷积调制的干扰，实时运算量大为降低，但干扰效果类似。本文通过对灵巧噪声干扰理论的分析，研究了基于噪声乘积调制的伪码调相引信干扰方法，并通过仿真实验验证基于噪声乘积调制的干扰可以达到欺骗性和压制性2种不同的干扰效果，具有独特的优势。

1 伪码调相引信工作原理

伪码调相引信由伪随机码产生器、射频振荡器、0/π 调相器、混频器、滤波器、恒虚警接收机、相关器、延迟器、信号处理电路、收发天线和执行级等组成，如图1所示。

图1 伪码调相引信原理框图Fig.1 Schematic diagram of pseudo-random code phase modulation fuze

引信的基本工作原理为：伪随机码产生器产生伪随机码，调制高频载波，信号调制后经发射天线向外辐射；回波信号被接收天线接收后，通过带通滤波，滤除通带外的杂波，然后与本振信号混频，相干解调，经低通滤波后输出视频伪码信号，在恒虚警处理后，将归一化的信号与固有延迟的本地伪码相关，通过比较相关值的大小得到相应的弹目距离信息；当达到预定的起爆距离时，信号处理电路发出起爆信号，触发执行级，弹丸启爆。

2 基于噪声乘积的灵巧噪声干扰机理分析

灵巧噪声干扰是1种兼具欺骗性和压制性干扰的新型干扰方式，利用不同的调制信号形式，获得不同的干扰效果。从本质上说，灵巧噪声干扰是由多个分量组成的干扰信号，每1 个分量的频谱与发射信号的频谱相同，从而使干扰信号中每1 个分量功率的利用率达到最大。噪声乘积调制的灵巧噪声干扰的基本原理是：根据干扰对象生成相应的噪声信号（噪声信号由干扰机信号处理器实时运算得到，或者由其他设备离线产生后存储于干扰机内），干扰机接收到引信发出的信号后，下变频至基带，在DRFM 中经过相应的信号处理获得关键参数后，噪声信号同下变频后的视频信号进行乘积调制，并加入相应的延时，以一定步长不断改变延时，调制信号几个周期后就改变1 次，然后上变频再放大转发，形成干扰信号，如此重复直至干扰结束。噪声乘积调制的灵巧噪声干扰原理，如图2所示。相比卷积调制的灵巧噪声干扰，乘积调制的灵巧噪声干扰的运算次数已大为减少，运算效率也有所提高。且抽样点数越多，运算效率越高。

图2 基于噪声乘积的灵巧噪声干扰原理框图Fig.2 Schematic diagram of smart noise interference based on noise product

对噪声乘积调制的灵巧噪声干扰下的伪码引信的输出进行分析。

引信的发射信号为：

其中：

P

是m序列的伪随机码序列码长；

T

是伪随机码码元宽度；

T

是伪随机码周期，

T

=

PT

；

C

是双极性m序列，

C

={1 ,-1} ，矩形脉冲函数：

式（5）中：

k

是干扰信号从干扰机发射到引信接收机幅值衰减系数；

τ

是从干扰机发射到引信接收机时干扰信号的时间延迟；

τ

是引信接收到的干扰信号中干扰机重构的伪码的延时

τ

=

R

/

c

+

τ

′。其中：

R

表示干扰机到引信的距离；

c

是光速；

τ

′是干扰机在重构伪随机码时加入的随机延时，以保证干扰伪码对准本地伪码的固有延时

τ

。在进行干扰时，干扰机以一定步长改变延时

τ

′。每改变1 次就发射几个周期的干扰信号，使某一时刻延时

τ

′近似等于固有延时

τ

。干扰信号被引信接收机接收，在通过混频器混频、滤除高次谐波后，输出为：

设弹目接近速度为

υ

，则：

考虑到1 个积分时间内cos（

ω

t

/2）为缓慢变化信号，能视为常数，故移到积分号外。高斯白噪声在任意2个不同时刻的随机变量之间，不仅互不相关，而且相对统计独立。也可以移到积分号外，则式（12）可以表示为：

3 基于噪声乘积的灵巧噪声干扰效果仿真分析

下面，通过仿真实验说明基于噪声乘积调制的灵巧噪声干扰的有效性及干扰效果。仿真参数设置为：m 序列的伪随机码序列码

P

=15 ，码元宽度

T

=50 μs，本地伪码的固有延时

τ

=50 μs，发射信号的载频

f

=3 GHz ；干扰机到引信的初始距离

R

=16 m，弹目接近速度

V

=1 000 m/s。采用有限长的均值为0、方差为

σ

高斯白噪声序列作为乘积调制信号，利用噪声序列对伪码引信发射的信号乘积调制，构造干扰信号。

经仿真相关处理后的波形，如图3a）所示。相同仿真条件下，基于噪声卷积调制的灵巧噪声干扰的相关处理后的波形，如图3b）所示。

图3 灵巧干扰下相关器输出Fig.3 Correlator output under smart noise jamming

通过图3 可以看出，噪声乘积调制的干扰信号经相关处理后，能输出1串幅值随机的相关峰，形成幅值随机的假目标群，同理论推导的结果相同。与噪声卷积调制的干扰信号相比，噪声乘积调制的干扰信号同样能输出幅值随机的相关峰，干扰效果类似。但产生的相关峰峰值大小相对平均，最高峰峰值没有噪声卷积调制的干扰信号的最高峰的峰值大，因此，可以通过增加噪声的功率来补偿。

4 干扰仿真实验

伪码引信预定起爆距离为：

式（14）中：

U

为门限电平；

U

=0.8V。伪码引信模糊距离为：

则通过计算预定起爆距离为6.1 m ≤

R

≤8.9 m，第1个模糊距离

R

=120 m。伪码引信无干扰下的输出效果，如图4所示。

图4 伪码引信无干扰下的输出效果Fig.4 Output effect of pseudo-random code fuze without jamming

4.1 压制性干扰仿真结果

仿真时设置干信比为5 dB，

R

=20 m，干扰信号的频谱覆盖引信接收机的频谱，其他参数不变，仿真结果，如图5所示。

图5 灵巧噪声干扰的压制干扰效果Fig.5 Suppression effect of smart noise jamming

由图5 可以看出，当干信比为5 dB 时，引信无法检测出目标信息，引信发出起爆信号的距离超过预定的起爆距离，引信早炸，说明压制干扰成功。

4.2 欺骗性干扰仿真结果

仿真时，

R

=200 m，干扰信号的频谱覆盖引信接收机的频谱，其他参数不变，仿真结果，如图6所示。由图6可以看出，引信在第1个模糊距离120 m 附近被成功干扰。当其他条件不变时，继续增大干扰功率，引信可能在第2、第3个以至第

N

个模糊距离附近被成功干扰，说明欺骗干扰成功。

图6 灵巧噪声干扰的欺骗干扰效果Fig.6 Spoofing effect of smart noise jamming

由图6可以看出，引信在第1个模糊距离120 m附近被成功干扰。当其他条件不变时，继续增大干扰功率，引信可能在第2、第3个以至第

N

个模糊距离附近被成功干扰，说明欺骗干扰成功。

5 结论

基于噪声乘积调制的灵巧噪声干扰具有欺骗性和压制性干扰的双重效果，在对伪码引信实施干扰时，能形成幅值随机的多假目标干扰，相较于基于噪声卷积调制的灵巧噪声干扰，干扰效果类似，但可降低干扰机侦察设备的要求。针对不同的干扰对象，可通过调整干扰参数，得到不同的干扰效果。因此，基于噪声乘积调制的灵巧噪声干扰是对伪码体制引信的1种新型干扰方式。为提高引信对抗水平提供了理论依据，对伪码体制及其他类似体制引信的干扰研究具有一定的意义。