基于Simulink技术的噪声调幅干扰仿真

摘 要：雷达干扰系统中的干扰信号设计与性能分析是一个难点。噪声调幅信号是雷达干扰系统中常用的一种信号，以噪声调幅干扰为例，通过分析噪声调幅干扰的原理，建立了一个简单的噪声调幅信号模型，利用simulink语言对噪声调幅干扰进行建模仿真，针对频率对准、频率瞄准误差为半个中放带宽和频率瞄准误差大于半个中放带宽三种情况得到在不同条件下噪声调幅信号对雷达系统的干扰效果，结果显示在瞄准式干扰的条件下噪声调幅信号对雷达信号的干扰效果最为显著，说明噪声调幅信号适用于瞄准式干扰。

关键词：噪声调幅干扰;瞄准式干扰;Simulink;瞄准误差

中图分类号：TN972 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1503204

Simulation of Noise Amplitude Modulation Jamming Based on Simulink

LIU Yajuan1,LI Wei2,WANG Zhe1

(1.Qingdao Branch，Naval Aeronautical Engineering Academy,Qingdao,266071,China；2.Avitation Technology Support Branch of NED,Beijing,100071,China)

Abstract：Design and performance analysis of jamming signal are difficult in radar jamming system,noise amplitude modulation jamming is a common used signal in the system.Taking an example of noise amplitude modulation jamming,with analyzing the principle of noise amplitude modulation,the model of noise amplitude modulation is built by simulink language.Alignment for frequency,frequency targeting error of the half-bandwidth and frequency of targeting error in more than half the bandwidth of three conditions be put under different conditions noise in the AM signal on the radar systems of interference effects.The jamming resultion is obtained in different conditions.Simulation results is satisfactory in the spot jamming condition.

Keywords：noise amplitude modulation jamming;simulation;spot jamming

1 引 言

Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它支持连续、离散或两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。另外，Simulink还提供一套图形动画的处理法，使用户可以方便地观察到仿真的整个过程。这些功能正是进行雷达干扰技术研究分析中亟待解决的问题，本文以雷达干扰技术中的噪声调幅干扰为例，说明Simulink技术在雷达干扰技术中的应用。

2 噪声调幅干扰原理

噪声调幅干扰是噪声干扰的一种，其干扰信号的载波幅度是受噪声调制的。

噪声调幅信号的数学表示式为:uj(t)=［U0+un(t)］cos ωjt(1)则噪声调幅干扰信号的功率谱密度可以表示为：GAM=4∫∞0B(τ)cos ωτdτ

=12U20δ(f-fj)+14Gu(fj-f)+

14Gu(fi+f)(2) 可以看出，噪声调幅信号的频谱由载频频谱和两个对称的旁频带组成，其带宽等于调制噪声频谱宽度的两倍。

当干扰信号被雷达接收机截获后，根据干扰信号频率与雷达接收机中放的中心频率之间的关系，可以得到不同的干扰结果。

假设：干扰频率谱宽度大于中放带宽，且中放的频率特性为矩形。

(1) fj=f0

噪声调幅干扰的载波频率fj等于接收机中放频率特性的中心频率f0时，中放输出的功率谱为：G0(f)=H(f)2Gi(f)

=12U20δ(f-fj)+14Gu(fj-f)+

14Gu(fj+f)(3)式中: Gu(fj+f)=Gu(fj+f),f－fj≤Δfr/2

0， 其他f

Gu(fj－f)=Gu(fj－f),fj－f≤Δfr/2

0,其他f (4)即中放输出仍包括载波和一对对称的旁频。

(2) fj－f0=12Δfr

此时中放输出的噪声功率谱为：G0(f)=H(f)2Gu(f)

= 12U20δ(f-fj) + 14G′u(fj-f),f0 < fj(5)或:G0(f)= H(f)2Gu(f)

= 12U20δ(fj) + 14G′u(fj + f),f0 > fj(6)式中:

G′u(fj-f)=Gu(fj-f), fj-f＜Δfr/2

0,其他f(7)

G′u(fj+f)=Gu(fj+f), f-fj＜Δfr/2

0,其他f(8)

此时，中放输出包括载波和上(或下)旁频带。

(3) fj－f0≥12Δfr

这时中放输出中只包含上(或下)边带的部分频率分量，其实这就是窄带噪声。中放输出的噪声包络的概率分布为瑞利分布。

3 Simulink动态仿真

3.1 噪声调幅干扰仿真

根据噪声调幅干扰的原理，Simulink模型如┩1┧示。

图1 雷达噪声调幅干扰产生模块图带限白噪声发生器经过调幅调制器得到噪声调幅信号，再经过傅里叶变换可以近似求得噪声频谱图，如图2所示。

通过示波器，可以对雷达回波调幅信号、噪声调幅信号和回波与噪声叠加后的信号进行对比，如图3所示(第一栏为模拟雷达回波调幅信号，第二栏为噪声调幅信号，第三栏为回波与噪声叠加后的信号)。

图2 噪声调幅频谱图图3 示波器Scope显示结果通过Scope2可以清楚地看到解调出载波后，雷达回波完全淹没在了干扰信号中，如图4所示。

图4 示波器Scope2显示结果3.2 噪声调幅干扰效果对比仿真

在噪声调幅干扰的基础上，根据干扰机瞄频误差的不同，针对三种情况，通过仿真对其干扰效果进行对比。建立Simulink模型如图5所示。

图6为仿真试验所选取的载波、噪声以及二者调制后的噪声调幅信号的时域波形图。

图7为仿真试验所选取的载波、噪声以及二者调制后的噪声调幅信号的频谱图。

4 仿真结果分析

图8为频率对准(即fj=f0)情况下中放输出信号的频谱图，比较图7中的调幅信号频谱可以看出此时的输出为载波和一对对称的旁频。

图5 雷达噪声调幅干扰效果对比Simulink模型图6 载波、噪声、噪声调幅信号的波形图图7 载波、噪声、调幅波的频谱图图9为频率瞄准误差为半个中放带宽(即fj－f0=12Δfr)情况下中放输出信号的频谱图，比较图7中的调幅信号频谱可以看出此时输出的为载波和上(下)旁频。

图8 fj=f0时接收机中放输出信号频谱图图9 fj－f0=12Δfr时接收机中放输出信号频谱图图10为频率瞄准误差大于半个中放带宽(即fj－f0≥12Δfr)时中放输出信号的频谱图，可以看出此时输出信号频谱中不包含载波分量，只包含部分旁频分量，即此时输出全部为噪声分量。

图10 fj－f0≥12Δfr时接收机中放输出信号频谱图图11给出了三种情况下的时域波形图。

图11 不同条件下中放输出信号波形图图12给出了不同条件下信号通过检波后的波形图，由图中可以看出：当干扰频率对准雷达频率时，干扰效果最好，当干扰频率与雷达频率相差半个中放带宽以上时，起不到应有的干扰效果。

由以上分析过程可见，利用Simulink使得对噪声调幅信号的计算与分析变得十分方便和直观。

图12 不同条件下检波后各信号波形图5 结 语

在雷达干扰信号的设计过程中，如果能合理使用Simulink技术，可以达到事半功倍的效果。当然，本文对Simulink技术在雷达干扰信号中的运用，还只是一种初步的尝试，只有不断的探索，Simulink技术在雷达干扰信号中的运用才可以达到更深入广泛的应用。

参 考 文 献

［1］林象平.雷达对抗原理［M］.西安：西北电讯工程学院出版社，1985.

［2］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1999.

［3］陈永春.从Matlab/Simulink模型到代码实现［M］.北京：清华大学出版社，2002.

［4］王国玉.雷达电子战系统数学仿真与评估［M］.北京：国防工业出版社，2003.

［5］孙屹.Simulink通信仿真开发手册［M］.北京：国防工业出版社，2004.

［6］徐明达.Matlab仿真在通信与电子工程中的应用［M］. 西安：西安电子科技大学出版社，2005.

［7］于舒娟,史学军.Simulink应用于信号及系统分析\.现代电子技术,2004,27(21):15-17.

作者简介 刘雅娟 女，1977年出生，河北唐山人，讲师。主要研究方向为航空电子对抗、虚拟仿真。

王 哲 男，1982年出生，四川成都人，助教。主要研究方向为航空电子对抗、虚拟仿真。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文