科技信息 ０科教前沿０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００８年第３２期 基于ｓｉｍｕｌｉｎｋ技术的噪声调频干扰仿真研究 刘雅娟’王哲’强忠亮２ （１．海军航空工程学院青岛分院 山东 青岛２６６０４１；２．海军９１４６７部队 山东青岛２６６３１１） 【摘 要】雷达干扰系统设计中的干扰信号设计与性能分析是一个难点，本文以雷达干扰技术中的噪声调频干扰为例，通过分析噪声调频 干扰原理，利用ｓｉｍｕｌｉｎｋ语言对噪声调频干扰进行建模仿真，得到在不同于扰带宽条件下噪声调频信号对雷达系统的干扰效果，结果显示在宽 带干扰的条件下噪声调频信号对雷达信号的干扰显著．说明噪声调频信号适用于阻塞式干扰。 【关键词】噪声调频干扰；仿真；阻塞式干扰 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｉｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｊａｍｍｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ （１．Ｎａｖａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｂｒａｎｃｈ Ｌｉｕ Ｙａ Ｊｕａｎ Ｗａｎｇ Ｚｈｅ；２．Ｎａｖａｌ Ｔｒｏｏｐ Ｎｏ．９１４６７ Ｑｉａｎｇ Ｚｈｏｎｇ Ｌｉａｎｇ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｅ ｒａｄａｒ ｊａｍｍｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｔ ｉｓ ｄｉｉｆｃｕｌｔｙ ｔｈａｔ ｊａｍｍｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ’Ｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ。Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｉｔｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｂｙ ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｌａｎｇｕａｇｅ，Ｔｈｅ ｊａｍｍｉｎｇ ｒｅｓｕｈｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｓ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐｏｔ ｊａｍｍｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｎｏｉｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｊ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件 将（６）式代人（５），则 包。它是Ｍａｔｌａｂ的一个附加组件．用来提供一个系统级建模与动态仿 ， 一 真的工作平台。它支持连续、离散或两者混合的线性和非线性系统，也 Ｂ（Ｔ）＝÷Ｕｏ ２ｅ ｃ０ Ｔ （７） 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，使用户可以方便的观察到仿真的整个过程。这些功 噪声调频信号的功率谱密度可由（７）式经傅立叶变换求得 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 扰技术中的噪声调频干扰为例，说明Ｓｉｍｕｌｉｎｋ技术在雷达干扰技术中 Ｇ（ｃｏ）＝４ Ｊ ０ Ｂ ）ｃ。ｓ∞ＴｄＴ＝２Ｕ Ｊ ０ ｃ０ ＴＣＯＳＣＯＴｅ ｄＴ 的应用。 ＝ｕ：【 ｅ～ｃ。ｓ ） ｄ ＋ ｅ－￣－ｃｏＳ ＋ ，｝ｒｄｒ】 一、噪声调频干扰原理 若载波的频率（或角频率）随调制电压的变化而变化，则这种调制 称为调频。当调制电压为噪声时，称其为噪声调频。 上式等号右边第二个积分式中，指数乘积ｅ 与ｃｏｓ（（ ）相比增 噪声调频时．振荡 长的很慢，故可以忽略．则 Ｕｏｃｏｓ（％ｔ＋￣ｏ）＝Ｕｏｅｏｓｏ（ｔ） （１） 的角频率∞（￡）和调制噪声ｕｏ（ｔ）之间有如下关系： Ｇ（ｃｏ）：ｕ０２』 ｅ～ｃ。 ） ｒ：ｕ２。』 ｅｘｐ［ △ｎ ｓ？ｎ上 堕 ∞（ ）＝ ＋Ｋ ） （２） 式中Ｋ 称为调谐率，表示单位电压引起的（角）频率的变化。 ｄｌ１］ｃｏｓ 一ｅｏ）ｒｄ１＂ 由（１）、（２）式可得噪声调频信号的一般表达式为 ￣ＰＡａｏ为调制噪声的频谱宽度，ｒｒｋ２： Ｏ）ｄｅ ，为噪声调频信号 ｒ ｕｊ（ｔ）＝Ｕ０ｃｏｓ［％ｔ＋ＫｒＭ ｆ （ｔ＂）ｄｔ＂］＝Ｕｏｅｏｓ［ｔｏｉｔ＋Ｏ（ｔ）］ （３） 的有效调频指数，等于有效频偏 与调制噪声带宽△ 之比。 ｒ 式中Ｏ（ｔ）＝ＫＦＭ Ｊ Ｕｎ（ｆ ） １ 当ｍ。≥１时，积分号内的指数随Ｔ增大而快速衰减，因此，为了 当调制噪声为平稳随机过程时，噪声调幅信号是非平稳随机过 程。对于非平稳随机过程，其相关函数的计算方法如下：先对集合取平 得到积分值， 必须很小，此时ｃ。ｓＱ 一１一（ ） 均，得到即时相关函数，再对时间取平均，得到相关函数；或者先对时 可以得到 间取平均，得到即时相关函数，再对集合取平均，得到相关函数。 巫 由（３）式求得即时相关函数为 Ｇ９３：： ＿ 一 口（ｒ， ）＝ ０） （ｔ＋ ）Ｊ－ｕ （ｃｏｓ［ ＋ （ｆ）］ｃ０ｓ［２ ＋ （ｆ＋ ］） Ｖ２ 可见，噪声调频信号的功率谱密度与调制噪声的概率密度ｗ（ｕ ：—｝ｕ０｛ｃ０ｓ［ｏＪｊｔ＋Ｏ（ｔ＋ｒ）一００）］｝＋—｝ｕｏ｛ｃｏｓ［２ｔｏｉｆ＋Ｏ（ｔ＋＇ｒ）一０（Ｉ）］｝ 有线性关系（调制噪声的概率密度为正态分布时，噪声调频信号的功 Ｕ０ Ｕｏ ｃ。ｓ ＋２ｑｒ）ｃｏｓｙ－下Ｕ０ 率谱密度也为正态分布）；噪声调频信号的干扰带宽（半功率带宽）为 ：了ＣＯＳ￣Ｏｊ ＴＣＯＳ￣－－了ｓｉｎ％￣－ｓｉｎｘ＋ ｓｉｎ ＋ △ ＝２、／２ｌｎ２ Ｋ （ 为噪声功率），与调制噪声带宽△ 无关，而决 ２％ｔ）ｓｉｎｙ 定于调制噪声的功率和调谐斜率。 式中』ｌ， ＝Ｏ ＝ 一丁）（ｔ—ｆ）一０（＋Ｏｆ ）ｆ） 当％≤ｌ时，噪声调频信号的干扰带宽为△ ＝７ｒ △ 。 当干扰信号被雷达接收机截获后，根据干扰信号带宽与雷达接收 对时问取平均后，上式等号右边后两项为零，则得到噪声调频信 机带宽之间的关系，可以得到不同的干扰结果。干扰带宽大于接收机 号的相关函数为 带宽时，如果调制噪声的上限频率低，则中放输出为固定幅度、随机宽 １ ２ —１ ２—— Ｂ（Ｔ）＝ １ ＵｏＣＯＳＯ）ｊ＂￣ＣＯＳＸ一了１ Ｕｏ ｓｉｎ％＇ｒｓｉｎｘ （５） 度的脉冲序列，此时干扰信号的遮盖性较差：随着调制噪声上限频率 王 提高，随机脉冲开始重叠，上限频率越高重叠越厉害。根据中心极限定 ， 一式中ＣＯＳｄ￣＝ｌ ｃ０ ・Ｗ（ｘ）ｄｘ＝ｅ 理，中放输出的噪声的概率分布基本上是正态分布。 二、ｓｉｍｕｌｉｎｋ动态仿真 ｓｉ￣ｒｘ＝Ｊ ｓｉｎｘ・Ｗ（ｘ）ｄｘ＝Ｏ （６） 雷达噪声调频干扰仿真主要利用了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ里的Ｍａｔｈ数学模块 和Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｂｌｏｅｋｓｅｔ通信模块。首先基于噪声调频干扰的原 Ｗ（ｘ）、 分别为正态分布的ｘ（ｔ）的概率密度和均方值。 理，建立Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，如图１。 科技信息 ０科教前沿０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００８年第３２期 ６，可见在窄带干扰条件下，接收机中放输出近似为固定幅度、随机宽 度的脉冲序列，遮盖性能较差，当干扰带宽逐渐增加后，随机脉冲开始 重叠，中放输出的噪声近似为正态分布，干扰效果比较好。 图１雷达噪声调频干扰Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型 图４窄带干扰频谱 带限白噪声发生器经过数字滤波器装置得到高斯窄带噪声．再经 通过观察频谱图和波形图，宽带干扰效果要优于窄带干扰效果 说明噪声调频干扰适用于阻塞式宽带干扰。 过傅立叶变换近似求得噪声频谱波，如图２。 图５宽带干扰频谱 图２噪声调频频谱图 由以上分析过程可见，利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ技术使得对噪声调频信号的 计算与分析变的十分方便和直观。 通过示波器Ｓｃｏｐｅ１．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。（第一栏为模拟雷达回波 调幅信号，第二栏为噪声调频信号，第三栏为噪声信号，第四栏为回波 与噪声叠加后的信号），从途中可以看出，雷达回波信号已经完全被淹 没在噪声调频信号中了。 图６不同条件下中放输出信号波形图 四、结束语 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 图３示波器Ｓｃｏｐｅ１显示结果 的运用，还只是一种初步的尝试，只有不断的探索，Ｓｉｍｕｌ ｉｎｋ技术雷达 干扰信号中的运用才可以达到更深入广泛的应用。 三、仿真效果分析 下面对噪声调频干扰对雷达接收机的作用进行分析。 【参考文献】 当干扰带宽大于接收机带宽时，称为窄带干扰。图４为窄带干扰 ［１］林象平．《雷达对抗原理》［Ｍ】．西北电讯工程学院出版社 ［２］赵国庆．《雷达对抗原理》［Ｍ】．西安电子科技大学出版社． 频谱。 《从Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型到代码实现》［Ｍ】．清华火学出版社 当干扰带宽小于接收机带宽时，称为宽带干扰。图５为宽带干扰 ［３］陈永春．频谱。 通过仿真可以比较清晰地观察不同条件下解调后的结果，如图 ［责任编辑：张新雷］ （上接第１３６页）２＿８路面保护 作者简介：王文峰（１９７６一），男，山东郓城人，助理３－－程师，主要从事黄河防 摊铺、碾压结束后，要有专人在路面值班，进行交通管制。 洪工程建设及管理Ｉ作。 沥青混凝土面层施工前一定要认清施工的特殊技术要求，对施工 人员进行岗位培训。搞好技术交底和各项准备工作；施工中要不断分 析和总结，积极采取各项措施解决出现的问题；施工完毕要及时总结 施工中的不足之处。 。 代存军（１９６９一），男，山东梁山人，建筑经济师，主要从事黄河防洪工程建 设施工管理工作。 ［责任编辑：张慧］ ３７