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雷达旁瓣消隐ECCM技术的建模仿真

重点实验室 陈家庆

【摘要】本文建立了雷达旁瓣消隐ECCM技术的数学模型和仿真模型，并在AVS/Express数据可视化开发环境上实现了仿真应用软件。用仿真应用软件进行雷达旁瓣消隐的仿真试验，对获得的仿真数据进行可视化分析，从而验证了仿真模型的正确性和仿真数据的真实性。

关键字： 旁瓣消隐 AVS 模型 仿真

The Modeling and Simulating to the ECCM of Radar SLB

EWLab Chen Jiaqing Hu Laizhao

Abstract: The paper discuses the mathematic models and simulation models of the ECCM of the radar SLB. The application of the simulation software is developed by means of AVS/Express. AVS/Express is Advanced Visual Systems’ premier solution for Data Visualization. By the simulation tests of the simulation software, we got these simulating data and gave out the Visual analysis, so to validate the correction of simulation models and the facticity of simulation data.

Key words: Sidelobe Blanking, AVS, Model, Simulation　

一、雷达旁瓣消隐的数学模型

雷达旁瓣消隐（SLB Sidelobe Blanking）采用主信道和副信道两套线路，每套线路由天线、混频器、中放、检波器和滤波器组成，两路滤波器输出信号进行幅度比较，以确定是否消隐主信道信号。SLB可用于搜索雷达、跟踪雷达以及导弹制导系统。雷达旁瓣消隐ECCM技术可以使得一些进入雷达天线旁瓣的干扰脉冲能量不能严重影响雷达工作，也可以有效对付来自同一频段的邻近雷达干扰，来自附近大目标的旁瓣发射反射，杂波以及旁瓣、假目标产生器。

假设进入雷达的信号是一部转发式干扰机的干扰信号，其信号形式为：

雷达主天线和副天线以v(弧度 / 秒)速率同步园扫。 (3)

雷达主天线方向图为： (4)

雷达副天线方向图为： (5)

进入检波器的信号先通过平方处理： (6)

再进行滤波处理： (7)

滤波处理离散数学模型为： (8)

比较器的数学模型为： (9)

当比较器的输出时，允许雷达主信道检测到的脉冲信号进入下一步处理。当比较器的输出时，不允许雷达主信道检测到的脉冲信号进入下一步处理，实现雷达旁瓣消隐功能。

二、雷达旁瓣消隐的仿真模型

雷达旁瓣消隐技术的仿真应用在AVS/Express数据可视化软件开发环境上进行开发。AVS/Expres提供了快速的模块化组件及装配，先进图形、图象、数据可视化、数据库接口、注释和硬拷贝输出等方面的现代先进技术。开发者可利用面向对象的可视化编程环境，与Virsual C++开发环境相结合，在开放和可扩充的环境中处理大量数据问题，快速地进行交互式图形应用开发。

在AVS/Express的网络编辑器中建立雷达旁瓣消隐技术仿真的应用，一个应用由多个对象模块通过接口连接而成，一个对象模块又可由多个子对象模块通过接口连接而成，可以一级一级的分解下去。本仿真应用按数学模型划分，一对一的构造相应的仿真模型，由信源模型、主天线模型、副天线模型、主检波器模型、副检波器模型、比较器模型和仿真引擎组成。

信源模型仿真干扰机的干扰信号，是一受脉冲方波调制的周期重复的正弦波，以1度间隔采样，程序代码为：

for(i=0; i<360; i++) A_arr[i] = A0*sin(i*6.283184/360.0);

天线模型仿真天线方向图、天线扫描和产生天线调制量。天线方向图是一360度的天线增益图，以1度间隔采样。

主天线方向图模型的程序代码为：

for(i=0; i<360; i++){

if(i > 180) G_arr[i] = 1500 - 1000* sin(6.0*i*6.283/360.0)/(360-i)*6.283/360.0);

else G_arr[i] = 1500 + 1000* sin(6.0*i*6.283/360.0)/( i*6.283/360.0);}

副天线方向图模型的程序代码为：

for(i=0; i<360; i++) G_arr[i] = 1000 + 200*sin(0.4 + 3.0*i*6.283184/360.0);

天线调制量的程序代码为：

for(i=0; i<360; i++) AG_arr[i] = A_arr[i]*G_arr[α]/100;

其中α 为干扰信号相对于天线主軸的入射角。

检波模型实现对信号的平方运算和滤波运算。

平方运算的程序代码为：

for(i=0; i<360; i++) QAG2_arr[i] = Q*AG_arr[i]*AG_arr[i];

滤波运算的程序代码为：

for(i=0; i<1980; i++){Y_arr[i] = 0;

for(j=0; j<180; j++){k = i + j;

if((k < 180) || (k >= 1980))

Y_arr[i] = Y_arr[i] + 0;

else {k = ((k - 180) % 12) * 30;

Y_arr[i] = Y_arr[i] + QAG2_arr[k];} }

Y_arr[i] = Y_arr[i]/180; }

比较器模型比较一个脉冲信号中的各采样点的幅度，以确定各采样点的比较器的输出值，其程序代码为：

for(i=0; i<1980; i++){

if(Y1_arr[i] > Y2_arr[i]) W_arr[i] = 5;

else W_arr[i] = 0; }

仿真引擎按干扰脉冲到达时间顺序驱动各仿真模型的运行，每步处理一个脉冲信号。当雷达天线扫描一周后，可获得各方位角的雷达旁瓣消隐处理的仿真输出。驱动步进程序代码为：

t = t + PRI; //0.001ns。

三、雷达旁瓣消隐仿真试验分析

在进行仿真试验前，首先设置模型的各参数，这就是仿真应用的实例化。我们设置雷达天线扫描速率为 v=100，干扰信号幅度 A0=1, 干扰信号频率 ω＝109，脉冲宽度 W=1us，重频周期 PRI=20us，检波器信号因子Q＝0.01，滤波器带宽B＝107。

利用AVS/Express提供的数据可视化功能，我们可以方便的将仿真数据用图形表示，既有助于分析仿真数据，又支持对仿真模型的调试。 主天线方向图和副天线方向图显示在一个图中，通过比较分析，可调整两个天线方向图的参数、天线主轴方向和放大量，来保证接收信号位于主天线方向图的主瓣内才有输出。

图2 主副天线方向图比较图

来自天线的脉冲信号经检波后输出一视频脉冲信号。视频脉冲信号的幅度受天线方向图的调制，随脉冲信号的入射角变化而变化。在仿真过程中，我们可以看到检波器输出的视频脉冲信号幅度的起伏变化，与天线方向图一致，表明模型的正确性。

图3 检波器输出视频脉冲图

将检波器输出视频脉冲的采样点值求和平均，获得检波器输出视频脉冲的平均幅度，按脉冲信号到达顺序图示，可直观的对比主副信道检波器输出视频脉冲大小。

图4 主副信道检波器输出视频脉冲对比图

比较器仿真模型是对检波器输出视频脉冲的各采样点进行比较，以确定比较器输出的各采样点值取0伏或5伏。将比较器输出的各采样点值求和平均，可获得比较器选通脉冲的平均幅度，按选通脉冲到达顺序图示，可直观的看到比较器选通脉冲的产生情况。和上图比较，可见在主信道脉冲信号幅度高于副信道脉冲信号幅度时，才有选通脉冲输出，实现了雷达旁瓣消隐的建模仿真。

图5 比较器选通脉冲产生时间图

通过以上雷达旁瓣消隐仿真试验和可视化分析，可以了解雷达旁瓣消隐电路的工作特性、工作过程和旁瓣消隐效果，有利于选择雷达旁瓣消隐电路的特性参数或寻找对付雷达旁瓣消隐ECCM技术的干扰技术。

四、结语

采用AVS/Express数据可视化软件开发仿真应用软件，具有速度快、组件化和可视化强等优点。对雷达旁瓣消隐ECCM技术进行建模仿真，除支持以上的仿真试验分析外，可以完善仿真应用软件，以支持主副信道的幅度、相位和延时不一致性的仿真试验分析，同时也为雷达对抗技术仿真试验提供了雷达旁瓣消隐ECCM技术仿真模型。

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