摘要：脉冲压缩技术是雷达与干扰进行功率对抗的一种有效的技术手段，本文详细的分析了脉冲压缩的原理和信号特点，对攻击脉冲压缩雷达的方法进行了研究。
关键词：脉冲压缩 雷达 干扰 匹配滤波器
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）09-0116-02
随着雷达技术的进步，为了提高雷达的电子对抗性能，现代雷达通常会采用比较复杂的信号形式，脉冲压缩技术就是雷达与干扰进行功率对抗的一种有效技术手段，这种技术包括：采用宽脉冲以提高发射的平均功率，保证足够的最大作用距离;在接收时，采用相应的脉冲压缩方法得窄脉冲，以提高距离分辨力。这样脉冲压缩雷达既能保持窄脉冲的高距离分辨力，又能获得宽脉冲雷达系统的强检测能力。脉冲压缩技术是使的对雷达难以进行干扰，而进行有效干扰需要专门的电子攻击技术。
1 脉冲压缩技术（PC-pulse compression）的原理
雷达系统中脉冲压缩（PC）的应用代表了脉内相干技术在雷达波形中的应用。相干技术不仅改善了雷达性能，而且还提供了对雷达发射波形不匹配的干扰波形的抗干扰能力。目前实现脉冲压缩的方法主要有两种：（1）相位编码的脉冲压缩;（2）线形调频脉冲压缩。
1.1 相位编码脉冲压缩原理
相位编码波形与调频波形不同，它将脉冲分成许多子脉冲。每个子脉冲的宽度相等，但各自有特定的相位。每个子脉冲的相位根据一个给定的编码序列来选择。应用最广泛的是二进制相位编码。在这种形式的PC中，一个持续时间为T的宽脉冲被分为n段，每段的宽度为。以随机的方式选择每一段的相位，或为0，或为。该PC信号的时间带宽乘积等于分段的数目n=T/。此方法的优点是匹配滤波器可以用简单抽头延迟线（数字移位寄存器）来实现，其抽头间隔为子段的宽度，并且用与合适的随机相位序列对应的相位（0或）进行加权。
1.2 线性调频脉冲压缩原理
线形调频脉冲压缩是雷达发射机发射一个宽脉冲调频信号，回波信号经过一个延迟时间随频率上升而线性减小的无源线性网络后，被压缩成包络形状为辛克曲线的窄脉冲，这主要是由于压缩网络的幅频特性和相频特性的不均匀性引起的。
线形调频波形比较容易产生，但通常输出波形中间有一个很窄很高的主峰（主瓣），旁边有一系列小的付峰（旁瓣）。主峰很窄很高，说明信号通过压缩网络后能量极大的集中于一个窄脉冲内，但是副峰也消耗了一部份能量，况且由于副峰的存在还有可能出现强信号的副峰压抑弱信号的现象，必须给予抑制。
2 脉冲压缩信号的效果分析
2.1 相位编码脉冲压缩雷达信号性能分析
在相位编码PC系统中常常采用巴克码二进制序列。这种序列的特点是电压时间旁瓣相等、幅度为1/n。但比较受限的是，已知的最长巴克码只有13位（1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1），1对应于0弧度相移，-1对应于弧度相移。
当需要较大的PC比时，通常采用线性移位寄存器序列。这种序列是用带反馈的移位寄存器产生的。一个N级寄存器可产生最大长度为的序列。对于一个长序列，最大电压旁瓣近似为，而时间带宽因子是n。
如果不要求进行多普勒处理，则相位编码PC系统可得到不同的码，这样就能在脉冲到脉冲的基础上改变编码。这种方法能对抗与PC波形同步而产生假目标的干扰机。但是相干地转发截获波形的欺骗对抗干扰机仍能有效地对付这种形式的反干扰措施。
2.2 线性调频脉冲压缩雷达信号性能分析
一个线性调频信号可以表示成复数形式：
（2-1）
式中，是线性调频斜率。
信号的瞬时频率为 （2-2）
PC匹配滤波器的冲击响应是：
（2-3）
该式表明，匹配滤波器的冲击响应是斜率为负的信号波形。
通常匹配滤波器对一个线性调频信号的输出有比较高的时间旁瓣，这些旁瓣是不需要的，因为在大目标附近的一些小目标可能被遮蔽而探测不到。目前解决的办法是用一个窗函数对线性调频信号的幅度进行加权。应用窗函数减小了时间旁瓣，但是增大了主瓣响应宽度，因此更难分辨两个紧靠在一起的目标。而且当接收信号上有多普勒频移时，滤波器就不再匹配了，输出信号与原样就产生失真，我们可以用模糊函数来确定匹配滤波器在一个频率范围内的响应。
匹配滤波器的输出可以表示为，其中是距离延迟，是多普勒频率，模糊函数就是幅度的平方。线性调频波形的模糊函数表明，随着输入信号中心频率的变化，匹配滤波器输出的峰值在时间上的延迟将发生变化。在雷达中，这种距离-多普勒之间的互相影响会引起距离随着多普勒频率的视在飘移，从而产生测距误差。
3 脉冲压缩雷达面临的电子攻击方法研究
PC波形主要用于跟踪雷达和监视雷达。干扰的目的取决于要干扰的雷达类型。一般而言，在对付PC雷达的波形中，噪声干扰是效果最差的干扰波形。可以把PC系统的匹配滤波器看成是一个相关器，与信号完全不相关的噪声得不到任何相关的增益，而全相关的目标能得到全部处理增益。即便有一点相关性的干扰波形也比随机噪声要有效。
攻击PC雷达的第一步是确定其参数。有两种方法可以应用。较老式的办法是应用包络检波器的电子战支援系统破坏信号内的相位（频率）信息，因此仅依靠PC雷达具有大的脉冲宽度来识别。较新型的系统应用了电路来测量线性调频斜率或相位编码波形码元率。这些系统一般使信号与其延迟后的复制品在相位检测器中进行相关，以确定相位特性，其类似于瞬时测频（IFM）接收机。
3.1 对抗采用PC波形的跟踪雷达
对于跟踪雷达，其目的是产生捕获雷达跟踪波门的假目标。在这种工作方式中，使雷达信号发生相干频移后再被转发回雷达。这种频移转发干扰信号领先于匹配滤波器输出中的真实目标回波。使得采用前沿跟踪的电子防护技术无效。
对抗采用了PC波形的跟踪雷达的转发式干扰需要俘获雷达跟踪波门。为此，欺骗对抗干扰机必须转发雷达PC波形的相干复制品，可能加上一些频移，这种转发的复制信号可以随时间变化。该过程在开始时是以最小的时间延迟转发接收到的雷达脉冲。这样可保证干扰机脉冲与真实信号一起进入雷达的跟踪波门，能够捕获雷达的自动增益控制（AGC）电路。然后欺骗干扰机开始在转发的信号中引入逐渐增加的时延量，而雷达距离波门电路就开始跟踪较强的信号，逐渐偏离真实的目标距离。
欺骗干扰机可用DRFM来存储PC信号，应用这种方法时，输入信号以等于或大于奈奎斯特速率来取样，并存储在数字存储器中。需要时对它们钟控输出，变化成模拟形式发射出去。实际的DRFM把信号下变频到基带上，在基带上把信号能以数字方式有效地存储起来。利用上下变频振荡器频率的差就可把多普勒频移加到信号上。PC波形的存储给DRFM带来了一些限制，因为高钟速情况下的存储能力有限，为了适应长的PC信号，波形被选通后只存储整个信号的若干小段，在选通时若干小段信号以首尾相接的方式读出，因此可以产生与整个波形逼近的信号。图1为用MATLAB画出的线性调频PC滤波器对有频偏信号的输出效果。
3.2 对抗采用PC波形的监视雷达
对于监视雷达，其目的一般是通过产生背景干扰或产生能压制真实目标检测的同步假目标而掩蔽目标。一个干扰PC监视雷达的通用系统是干扰系统把收到的雷达PC信号存储在数字射频存储器（DRFM-digital RF memory）中，在DRFM中，信号在整个雷达脉冲间隔内都连续地被重复和放大，从而产生许多假目标。因为这种假的干扰信号是与雷达相干的，所以它们可以消除PC网络相对于雷达目标的处理增益。而且，由于它与雷达的脉冲重复频率（PRF）是同步的，因此它们也与雷达一样可获得检波后积累的增益。
很多情况下DRFM可用一个直接数字频率合成器（DDS-direct digital synthesizer）代替而得到类似的效果。它需要把每个威胁雷达相关的参数存储到干扰机的数据库中。然后干扰机中的接收机识别要对抗的特定PC雷达，测量其关键参数（例如雷达频率），从威胁数据库中取出其余的参数，在DDS中合成威胁雷达的准相干复制信号，再在雷达脉冲之间的间隔时间内发射这一复制的信号。DDS法的效果取决于雷达参数的了解或测量精度。
4 结语
虽然脉冲压缩雷达波形具有较强的抗干扰性，但通过分析可以证明用专门的电子攻击技术也是可以对其进行有效的干扰的。干扰是伴随着雷达的出现而同时出现的，雷达与反雷达是军用雷达持续发展与不断创新的推动力，雷达技术的发展取决于相关基础科学技术、专业工程技术及应用新领域的发展，目前脉冲压缩雷达技术已经取得很大进展，大大提高脉冲压缩雷达的各项技术指标，但必须意识到干扰的技术手段也在不断更新进步，未来脉冲压缩雷达在工作中一定会遇到各种各样的攻击和干扰。
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