雷达抗有源压制干扰技术研究 ——抗噪声干扰和强电磁脉冲武器攻击

论文摘要

雷达是现代战争中军事信息系统的传感器,如何提高雷达的抗干扰能力和生存能力成为现代战争环境中雷达所面临的紧迫问题。电磁波的广泛应用导致现代战争中出现了电子对抗,并且发展出专门用于对付敌方电子设施的强电磁脉冲武器,其中,干扰机施放的压制干扰通常称为对雷达系统的“软杀伤”,而电磁脉冲武器对雷达系统的压制则属于“硬杀伤”。本课题从实际应用出发,以新型现代作战环境为背景,对雷达在实战环境中面对敌方干扰机施放的噪声干扰和微波武器产生的强电磁脉冲攻击,如何有效地发现敌方目标并保障自身的生存进行了研究:①对脉冲压缩线性调频雷达、脉冲多普勒雷达、相位编码雷达和捷变频雷达介绍了发射信号模型和回波信号模型,介绍了噪声干扰机的发射信号模型,并对上述模型进行了计算机仿真;②针对雷达回波的滤波去噪,通过对传统LMS自适应滤波进行改进,提出了新的自适应滤波算法,仿真结果表明该算法应用于雷达抗噪声干扰具有良好的效果;③针对强电磁脉冲对雷达系统的攻击,建立了强电磁脉冲的模型;分别针对雷达外部电大、电小尺寸的设备进行了耦合问题的仿真;④建立了舰载雷达舱体和舱体内部的物理模型,根据强电磁脉冲的特性,提出了采用交错排列的多层截止波导式通风窗来对雷达舱体的通风孔等设备进行防护,并对该方案进行了建模和分析,仿真结果表明,该方案既能达到对强电磁脉冲的防护效能,又不影响舱体的通风性能。仿真结果表明,本文提出的变步长LMS自适应滤波算法收敛速度快、滤波效果良好,具有较好的实时性和实用性;本文提出的舰载雷达舱体安装交错排列的多层截止波导式通风窗不仅具有良好的防护效果,并且可行实用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题背景
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 雷达信号压制干扰和反干扰
• 1.2.2 强电磁脉冲武器及其防护
• 1.2.3 计算机仿真技术
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 典型体制雷达系统
• 2.1 脉冲雷达的基本组成
• 2.1.1 脉冲雷达的基本组成框图
• 2.1.2 脉冲雷达各主要组成部分的作用
• 2.2 雷达天线方向图
• 2.3 脉冲压缩线性调频信号雷达信号模型
• 2.3.1 脉冲压缩线性调频信号雷达的发射信号模型
• 2.3.2 脉冲压缩线性调频信号雷达的回波信号模型
• 2.4 脉冲多普勒雷达信号模型
• 2.4.1 脉冲多普勒雷达的发射信号模型
• 2.4.2 脉冲多普勒雷达的回波信号模型
• 2.5 相位编码雷达信号模型
• 2.5.1 相位编码雷达的发射信号模型
• 2.5.2 相位编码雷达的回波信号模型
• 2.6 捷变频雷达信号模型
• 2.6.1 捷变频雷达的发射信号模型
• 2.6.2 捷变频雷达的回波信号模型
• 2.7 本章小结
• 第三章 有源压制干扰和传统的雷达抗噪声干扰
• 3.1 有源压制干扰
• 3.1.1 噪声调频干扰模型
• 3.1.2 有源压制干扰的仿真
• 3.2 压制干扰的暴露区
• 3.2.1 压制干扰暴露区模型
• 3.2.2 压制干扰暴露区仿真
• 3.3 传统的雷达抗噪声干扰技术
• 3.3.1 傅立叶变换去除噪声原理
• 3.3.2 傅立叶变换在抗噪声干扰中的缺点
• 3.4 本章小结
• 第四章 LMS 自适应滤波在雷达抗噪声干扰中的应用
• 4.1 LMS 自适应滤波器
• 4.1.1 自适应滤波介绍
• 4.1.2 LMS 自适应滤波算法
• 4.2 对LMS 自适应滤波算法中步长的改进
• 4.2.1 Sigmoid 函数类变步长LMS 算法
• 4.2.2 对LMS 算法中Sigmoid 函数类变步长的改进
• 4.2.3 新的变步长LMS 自适应滤波算法
• 4.3 新LMS 自适应滤波算法在抗噪声干扰中的应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 电磁脉冲武器对雷达系统的耦合作用
• 5.1 强电磁脉冲介绍
• 5.1.1 强电磁脉冲数学模型
• 5.1.2 强电磁脉冲的频谱特性
• 5.1.3 归一化能流谱和焦耳能力密度
• 5.2 雷达天线口径的耦合能量
• 5.3 对小物理尺寸设备的耦合效应
• 5.3.1 对电偶极子的耦合
• 5.3.2 对磁偶极子的耦合
• 5.4 对大物理尺寸设备的耦合效应
• 5.4.1 FDTD 法介绍
• 5.4.2 FDTD 法在长导体电磁脉冲耦合问题中的应用
• 5.4.3 强电磁脉冲在馈线上的耦合电压仿真
• 5.5 本章小结
• 第六章 强电磁脉冲对舰载雷达系统的后门耦合防护研究
• 6.1 强电磁脉冲对屏蔽体的穿透
• 6.1.1 强电磁脉冲对屏蔽体的穿透力模型
• 6.1.2 电磁屏蔽效能分析
• 6.1.3 仿真结果及分析
• 6.2 对舰载雷达舱体的耦合防护
• 6.2.1 舱体模型
• 6.2.2 多层截止波导
• 6.2.3 对舱体的仿真结果及分析
• 6.3 舱内机箱中心处的耦合场强分析
• 6.3.1 机箱模型
• 6.3.2 机箱内的场强分析
• 6.3.3 机箱中心处元器件的耦合电压仿真分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 课题存在的不足
• 7.2 关于本研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文