雷达、通信和电子战系统中的频率捷变
此示例显示如何在雷达，通信和EW系统中建模频率敏捷性，以对抗干扰的影响。
介绍
有源电子操纵相控阵系统可以使用相同的阵列硬件支持多种应用。万博1manbetx这些应用可能包括雷达、电子战和通信。然而，这些类型的系统在射频环境中运行是复杂的，有时是敌对的。例如，转发器干扰器可以重复接收到的雷达信号，并重新发送它来混淆雷达。在一些文献中，这也被称为欺骗。频率敏捷性是对抗干扰源产生的信号的有效技术，有助于支持这些系统的有效运行。万博1manbetx
在这个例子中，我们首先建立了一个场景与一个静止的单基地雷达和一个移动的飞机目标。然后飞机产生一个欺骗信号，混淆雷达。一旦雷达探测到干扰源，可以采用频率捷变技术使雷达克服干扰。
无干扰环境下的系统仿真
假设原点的X波段单体雷达。
fc = 10 e9;%确定x波段雷达的工作频率FS = 2E6;％定义了系统的采样率c = 3 e8;λ= c / fc;radar_pos = (0, 0, 0);radar_vel = (0, 0, 0);
雷达接收器，也可以作为电子战接收器，是一个64单元(8 × 8)的URA，具有半波长间隔。
雷达％数组规范锥形= taylorwin (8);taperURA =锥形。*锥”;天线=分阶段。(精“元素”,分阶段。CosineAntennaElement,…'尺寸'[8],“ElementSpacing”，[Lambda / 2λ/ 2]，…“锥”, taperURA);
阵列的光束图案如下图所示。
图案（天线，FC，'类型','powerdb');
雷达发射线性调频脉冲。发射器和接收器规格如下:
wav = phased.linearfmwaveform（'采样率'，fs，…“脉冲宽度”, 10 e-5,“SweepBandwidth”1 e5,脉冲重复频率的, 4000);tx =分阶段。发射机(“获得”,20岁,'峰值功率'，500）;TxArray = Phased.Widebaandradiator（'采样率'，fs，…'传感器'、天线、“CarrierFrequency”、fc);rxarray = phased.widebandcollector（'采样率'，fs，…'传感器'、天线、“CarrierFrequency”、fc);rxPreamp =分阶段。ReceiverPreamp (“获得”10'噪音文件'5,…'采样率'，fs）;
环境和目标描述如下。宽带传播通道允许我们传播不同载波频率的波形。
target = phased.radartarget（'veslrcs', 100,“OperatingFrequency”，FC）;target_pos = [8000; 1000; 1000];target_vel = [100; 0; 0];%传出和传入通道envout =分阶段。WidebandFreeSpace (“TwoWayPropagation”假的,…'采样率'，fs，“OperatingFrequency”，fc，'繁殖'c);envin =分阶段。WidebandFreeSpace (“TwoWayPropagation”假的,…'采样率'，fs，“OperatingFrequency”，fc，'繁殖'c);
在该示例中，使用两个单向传播信道，因为干扰信号仅通过返回通道传播。
收到的回声可以被模拟为
RNG（2017）;[tgtrng，tgtang] = rangeangle（target_pos，radar_pos）;x = wav（）;%波形xt = tx (x);%传输xtarray = txArray(xt, tgtAng);%辐射yp = envout (xtarray radar_pos、target_pos radar_vel, target_vel);%传播年=目标(yp);％ 反映ye = envin（Yr，target_pos，radar_pos，target_vel，radar_vel）;%传播yt = rxarray（ye，tgtang）;%收集欧美= rxPreamp(欧美);％ 收到
我们可以使用2D波束扫描执行到达方向估计，并使用估计的方位角和高度角度来引导波束形成器。
估算器= Phased.BeamScanestImator2D（'sensorarray'、天线、…'doaoutputport',真的,…“OperatingFrequency”，fc，…'numsignals'，1，…'azimuthscanangles'，-40：40，…'海拔Canangles'，-60：60）;[〜，doa] =估计器（YT）;Beamformer = Phased.SubBandPhaseShiftBeamFormer（'sensorarray'、天线、…“OperatingFrequency”，fc，“DirectionSource”,'输入端口',…'采样率'，fs，“WeightsOutputPort”，真的）;[YBF，〜] =波束形成器（YT，DOA）;
波束形成的信号可以通过匹配滤波器和检测器。
mfcoeff1 = getMatchedFilter（WAV）;mf1 = phased.matchedFilter（“系数”, mfcoeff1);日元= mf1 (ybf);nSamples = wav.SampleRate / wav.PRF;t = ((0: nSamples-1)——(元素个数(mfcoeff1) 1)) / fs;r = t * c / 2;情节(r / 1000、abs(日元)“- - -”);网格在;Xlabel（'范围（km）');ylabel ('脉冲压缩信号幅度');
图中显示目标在接收信号中产生一个主导峰。
目标/干扰器的信号分析
在上面的例子中，雷达工作得很好。然而，在复杂环境下，干扰会影响雷达的性能。干扰可能来自其他系统，如无线通信信号，或干扰信号。现代雷达系统必须能够在这样的环境中工作。
相控阵雷达可以使用空间处理过滤出干扰。如果目标和干扰源不紧密地位于角度空间中，则波束成形可能是抑制干扰器的有效方法。更多细节可以在其中找到阵列模式合成例子。
这个例子集中在目标和干扰位置很近的情况下，因此空间处理不能用于分离两者。考虑这样一种情况，目标飞机可以确定从雷达发射的信号的特征，并利用该信息产生一个脉冲，使雷达接收器混淆。这是一种常用的干扰或欺骗技术，以吸引雷达远离真正的目标。
检测到的信号特征如下所示
PW =（脉冲宽（ABS（YP），FS））;prf = round（1 / pulsepeiod（abs（π（π; yp]），fs））;bw = obw（yp，fs，[]，95）;流(“波形特点:\ n”);
波形特点:
流('脉冲宽度：\ t \ t％f \ n'，pw）;
脉冲宽度:0.000100
流(脉冲重复频率:\ t \ \ t % f \ n”，prf）;
脉冲重复频率:4000.000000
流(“扫描带宽:\ t % f \ n”，bw）;
扫描带宽：112041.098255
干扰者需要一些时间来做这些分析，并为干扰信号做好准备，所以很难立即产生有效的欺骗信号，但通常在几个脉冲间隔内干扰信号就准备好了，干扰者可以将其置于脉冲中的任意位置，使欺骗目标看起来更接近或更接近真实目标。值得注意的是，使用最新的硬件，估计信号特性所需的时间显著减少。
假设干扰机想要在5.5公里外发射信号，则干扰机可以在适当的时刻发射干扰信号，引入相应的延迟。此外，由于这是从干扰器到雷达的单向传播，所需的功率要小得多。这确实是使干扰非常有效的原因，因为它不需要太多的能量来蒙蔽雷达。
jwav = phased.linearfmwaveform（'采样率'，fs，…“脉冲宽度”，pw，“SweepBandwidth”，bw，脉冲重复频率的，prf）;xj = jwav（）;NPAD = CEIL（5500 /（C / FS））;XJ = Cirsprift（XJ，NPAD）;％PAD零引入相应的延迟txjam = phased.transmitter（“获得”，0，'峰值功率'5);xj = txjam (xj);你们= envin(年+ xj, target_pos radar_pos, target_vel, radar_vel);你们欧美= rxArray (tgtAng);欧美= rxPreamp(欧美);ybfj = beamformer(欧美、doa);y1j = mf1 (ybfj);干扰率+目标回报绘图（R / 1000，ABS（Y1J））;网格在;Xlabel（'范围（km）');ylabel ('震级');标题('脉冲压缩从目标和干扰返回');
接收到的信号现在包含期望的目标返回和干扰信号。此外，干扰信号似乎更接近。因此，雷达更有可能锁定最近的目标，认为一个是最突出的威胁，并花费较少的资源在真正的目标。
频率敏捷对抗干扰
一种可能的减轻雷达接收机干扰的方法是采用预先设定的跳频调度。在这种情况下，雷达发射的波形可能会不时改变载波频率。由于跳变序列只有雷达知道，干扰器不能立即跟踪变化。相反，它需要花费更多的时间来获取正确的载波频率，然后才能产生新的干扰信号。它还需要更先进的干扰机硬件，以便能够处理更宽带宽的信号传输。因此，频率跳可以创建一个雷达运行而不受欺骗信号影响的时间间隔。此外，在干扰器有效产生欺骗信号之前，雷达可以再次跳变。
在下面的情况下，假设发送的信号从10GHz的原始载波频率跳跃500kHz。因此，新的波形信号变为
deltaf = f / 4;xh = x。* exp(1 * 2 *π* deltaf *(0:元素个数(x) 1)”/ fs);％改变载体
下图显示了原始信号和跳跃信号的频谱图。注意，跳跃信号是与原始信号相比频域的偏移。
pspectrum (x + xh fs,的谱图)
使用早期部分中概述的类似方法，可以使用新的波形模拟雷达回波。注意，由于干扰器不知道这跳，所以干扰信号仍然是相同的。
xth = tx (xh);xtharray = txArray(xth, tgtAng);yph = envout (xtharray radar_pos、target_pos radar_vel, target_vel);yrh =目标(yph);叶= envin (yrh + xj, target_pos radar_pos, target_vel, radar_vel);yth = rxArray(叶、tgtAng);从技术上说yth = rxPreamp(云天化);从技术上说ybfh = beamformer(云天化、doa);
由于跳频调度是雷达已知的，信号处理算法只能利用该信息提取当前载波频率周围的频带。这有助于抑制其他波段的干扰，同时也抑制了其他波段的噪声，提高了信噪比。此外，当波形发生跳变时，匹配滤波器也需要进行相应的更新。
让我们现在将相应的带通滤波器和匹配的滤波器应用于接收的信号。
首先，使用信号的带宽创建一个带通滤波器。
ButterCoef =黄油（9，BW / FS）;
然后，我们可以用一个载波来调制产生的带通滤波器，以获得该载波频率附近的带通滤波器。
bf2 = buttercoef。* exp(1 * 2 *π* deltaf *(0:元素个数(buttercoef) 1) / fs);
类似地，需要也需要调制匹配的滤波器系数。
mfcoeff2 = mfcoeff1。* exp（1i * 2 * pi * deltaf *（0：numel（mfcoeff1）-1）'/ fs）;mf2 = phased.matchedfilter（“系数”, mfcoeff2);％提取带和应用匹配过滤器YB2 = MF2（过滤器（BF2（:)，1，YBFH））;%绘制匹配的过滤信号图（R / 1000，ABS（YB2））;网格在;Xlabel（'范围（km）');ylabel ('震级');标题(脉冲压缩信号的);
从图中可以看出，采用跳频技术可以将目标回波与干扰信号分离。由于干扰器仍然在原频带内，所以在波形当前所占的新频带内只有真正的目标回波出现，从而抑制了干扰器的影响。
总结
该实例表明，在复杂的射频环境中，采用频率捷变有助于对抗干扰效应。通过对一个跳频波形系统的仿真，验证了该技术有助于雷达系统在不被干扰信号干扰的情况下识别出真实的目标回波。
您还可以从以下列表中选择一个网站：
