雷达抗干扰技术

2024-06-18

雷达抗干扰技术（精选8篇）

雷达抗干扰技术篇1

随着电子技术发展, 现代战争中雷达对抗战, 即雷达干扰与抗干扰愈演愈烈, 一种新雷达技术的应用必会引起一种新的干扰技术, 而新的干扰必然促进新的雷达抗干扰措施的产生。这样循环不止, 促使雷达干扰与抗干扰技术不断向前发展。

雷达抗干扰措施可以分为两大类;一类是, 干扰进入雷达接收机前, 改变雷达的基本参数, 如输出功率、频率、脉冲重复频率、天线波束宽度、极化方式等, 尽量将干扰排除在接收机外;另一类是, 当干扰进入雷达接收机后, 利用目标和干扰的不同特性, 利用信号处理从干扰背景中提取目标信息。

1 空域对抗技术

雷达空域对抗是指尽量减少雷达在空间上被敌方侦察干扰的机会, 或使雷达波束工作在干扰较弱空间的对抗措施。空域对抗能力与天线波束参数密切相关, 主波束越窄, 旁瓣越低, 雷达空间对抗能力越强。

雷达天线主瓣较窄, 而旁瓣较宽, 若干扰源较强, 从天线旁瓣进入的干扰会影响天线主瓣对目标的检测, 因此雷达要有较好的抗旁瓣干扰能力。极低的天线旁瓣可防止干扰通过旁瓣进入雷达接收机, 实际中低旁瓣天线的设计受诸多因素限制, 因此常用旁瓣对消和旁瓣消隐技术能抑制天线旁瓣干扰。这两种技术都采用两个独立的接收通道, 主天线接主接收通道, 辅助天线接辅助接收通道, 经主天线旁瓣进入的干扰和辅助天线接收的干扰通过相应的信号处理, 从而抑制旁瓣进入的干扰。但这种技术会丢失从主天线进入的弱小信号的检测, 也不能解决雷达发射时被敌方侦察的问题。

自适应天线阵抗干扰是根据干扰源出现的方位自动修正天线波束形状, 使天线零值始终对准干扰源的空域对抗措施。它主要利用数字波束形成技术, 通过自适应滤波, 控制不同阵元加权的幅度和相位值, 使目标方向为天线主波束照射方向, 干扰源方向呈现极低的旁瓣电平。这种天线扫描覆盖区控制方法, 可有效消除空间分散的单个干扰源, 并防止雷达的辐射被电子侦察机和测向机发现, 这是现代雷达行之有效的一种空域对抗措施。

2 极化对抗技术

当外界信号与雷达天馈系统极化状态匹配时, 接收信号能量最大, 当两者完全失配时, 接收能量为零, 因此极化对抗是利用干扰和目标回波在极化特性上的差异, 采取抑制干扰、保留信号, 实现抗干扰的一种措施。主要做法是采取自适应技术使天馈系统与目标回波尽可能接近极化匹配, 而使其与干扰信号的极化接近安全失配或极化正交, 从而将有源干扰抑制到最低。

雷达自适应变极化抗干扰的原理框图如图1所示。雷达系统除发射机、接收机、收发开关外, 还有变极化天线、极化识别器和变极化器。通过极化识别器判定干扰的极化方式, 然后控制变极化器, 产生与干扰信号极化方式正交的雷达发射信号。

3 频率对抗技术

频率对抗是为雷达夺取电磁频谱优势所采取的一切技术手段。频率捷变技术是频率对抗最主要的对抗措施。现代雷达一个重要特点是很多参数都可变, 如雷达的工作频率、发射功率、脉冲宽度、重复频率机接收机带宽等。自适应频率捷变技术利用现代技术对目标环境和干扰特性进行实时监测, 并根据监测结果自动给出雷达最佳的技术参数。

干扰自适应频率捷变对抗原理框图如图2所示, 包括宽频带干扰侦察接收机、干扰谱实时分析器、最佳频率代码产生器等, 它能根据干扰谱分析结果, 找出干扰强度最弱的频段, 然后控制雷达发射信号载频跳变到干扰弱区对应的频率上去。

4 综合对抗技术

综合对抗是指采用多种技术和战术方法进行的抗干扰措施。

可采用多种抗干扰技术相结合方法, 单一的抗干扰措施只能对付某一种单一的干扰, 如捷变频技术只能抗有源干扰而不能抗消极干扰;单脉冲技术只能抗角度欺骗而不能抗距离欺骗等, 综合采用多种抗干扰措施, 才能有效提高雷达的抗干扰能力。

可采用多制式雷达组网的方法, 单一雷达抗干扰能力总是有限的, 采用多种抗干扰技术使雷达复杂, 而采用多制式雷达组网能获得很强的抗干扰能力。多制式雷达组网能形成一个十分复杂的雷达信号空间, 占据较宽频带, 且通过数据传递和情报综合联成一个有机的整体, 其抗干扰能力不仅是各部雷达抗干扰能力的代数和, 而且有质的变化。

采取灵活多变的战术动作, 也能发挥积极有效的抗干扰效果。比如, 把握雷达开关机时间、配置雷达诱饵、屏蔽、伪装和提高指挥人员素质等。

总之, 雷达对抗是双方的, 有进攻也要有防御。因此, 重视研究雷达各种对抗技术和战术, 以适应现代战争的要求, 是十分重要的。同时, 也应重视积极主动的电子战手段, 包括发展专用电子战飞机、歼击/轰炸机自带干扰机和直接摧毁对方的电子战系统等。

摘要：雷达电子战作为现代战争中重要作战手段, 随着技术的发展愈演愈烈。雷达干扰与抗干扰是一个矛盾的两个方面, 没有不能干扰的雷达, 也没有不能对抗的干扰, 本文从雷达抗干扰分类入手, 分析了雷达在空域对抗、极化对抗、频率对抗和综合对抗方面的技术方法和基本原理。

关键词：空域对抗,极化对抗,频率对抗,综合对抗

参考文献

[1]承德宝.雷达原理[M].北京:国防工业出版社, 2008.

[2]贲德, 韦传安, 等.机载雷达技术[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[3]赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学出版社, 1999.

[4][美]Merrill I.Skolnik.雷达系统导论.3版[M].左群生, 等, 译.北京:电子工业出版社, 2006.

[5][美]John D.Kraus J.Marhefka.天线.3版[M].张文勋, 译.北京:电子工业出版社, 2006.

雷达抗干扰技术篇2

The analysis and elimination for typical case of France THALES radar was

suffered from wireless interference

民航大连空中交通管理站技术保障部张昱

摘要：本文对THALES雷达的一次遭受干扰的典型案例进行了分析,从故障现象、工作原理、过程处理及排除方法等几个方面，详细地阐述了THALES雷达接收信号处理、信号流程及灵敏度控制方法，使技术维护人员对THALES雷达有了一个全新的认识和了解，提高了维护水平，对于全国新进口的其它THALES雷达维护有一定的借鉴作用。同时也加强了电磁环境保护的意识，在规范落实年中更好对设备进行规范化管理打下基础。关键字：THALES 雷达干扰分析前言

大连于2007年8月从法国引进THALES一、二次合装雷达，该雷达整体技术先进，结构紧凑，设计思路合理，运行稳定，特别是在雷达控制和参数设置部分，有独到之处，控制界面简洁明了，参数设置十分灵活，甚至可以达到数据格式中的数据位的改变，这对于一位技术人员理解和应用雷达无疑是一个最有效的方法。本文中介绍了一个典型的雷达受到干扰的案例，并利用雷达参数时间灵敏度控制，使其故障消除的方法。

一、故障现象

2008年1月25日上午10时左右，THALES雷达突然故障，现象为二次雷达双通道接收机模块和数据处理计算机故障，在本地监控电脑（LTM）上，单脉冲二次雷达（MSSR）双通道询问机、接收处理单元、数据处理计算机部分都显示为红色

这意味着二次雷达已经停止工作，该雷达为大连空管的主用雷达，管制员无法通过该雷达看到飞机，正值春运期间，航空客运货运工作十分繁忙，如雷达不能正常工作，将严重威胁人民生命和国家财产安全。

二、故障分析

对于该问题，比较有经验的技术维护

人员第一个想到的就是公共部分故障，THALES雷达二次雷达接收机的唯一公共部分就是射频部分的旋转铰链，通过LTM观察，天线部分为绿色，因此公共部分被排除。下一步就是查找接收机本身的是否存在问题。双通道同时故障相同的雷达部件实属罕见，因此怀疑是否监控软件出现了问题，重新启动雷达系统，几分钟后，雷达启动成功，监控显示雷达设备全部为绿色，表示设备正常工作，但不到5分钟，LTM上显示的二次雷达接收机又重新故障，故障现象相同。这使技术人员一度陷入了困惑中。

为了修复雷达故障，首先要从雷达的结构图开始查找，THALES二次雷达接收部分的组件主要由两部分组成（见图一），分别是MDR（Mode S Digital Receiver）和MMX（Mode S Modulator eXtractor Compact），这两部分合成为MDRP（Mode S Digital Receiver and Processing），其中MDR主要完成了logΣ、logΩ、logΔX信号的产生，低噪声放大，相位检波，本振产生、总线检测、模数转换、以及视频产生的作用。完成后的数字信号送到MMX进行下一步处理。MMX主要用于S模式，完成时间管理、方位管理，本振监控，射频单元管理，SSR信号处理，测试目标分析等。

图一：THALES雷达接收部分结构图

从图一看，二次雷达的接收来的Σ、Ω、Δ信号全部送到MDR进行处理对数处理，从对数放大器中获得logΣ、logΩ、logΔ，角度误差可通过如下公式计算。

其结果主要用于正确确定飞机的方位信息。

三、发现干扰

通过以上分析及LTM的观察，双通道接收机同时故障的可能性很小，通过本地雷达信号显示系统IRIS(Indicator of Radar Information System Local Display)，调整视频亮度适中时，突然发现雷达的北稍微偏西的方向有一束很强的信号。根据经验判断和仔细观察，该信号并不是飞机的回波信号，如图二。

图二：雷达接收的干扰信号

如果将该干扰信号抑制，降低接收机

灵敏度，则接收机就应该恢复正常。这使我们联想到MDRP的另一个重要的功能TVBC

(TIME

VARIABLE

BASE

CLIPPING),该功能的主要作用是排除低近区域内的回答脉冲，避免干扰。实际是通过产生一个超过阀值电压的一个确认脉冲来实现，当S模式雷达是基于logΣ、logΔ产生，而没有S模式的雷达则仅基于logΣ信号。很显然距离越远，脉冲幅度越低，当超过logΣ时将产生一个TVBC确认脉冲，每个距离段可减少6dB，该数据可以根据环境和对不同的角度和距离进行精确的调节。

通过仔细观察图二的雷达图像和以上分析，初步认为是一个比较强且比较近的干扰信号，该干扰信号和雷达接收频点几乎一致，造成雷达接收机出现抑制。为了确认是否是干扰，需要降低雷达的灵敏度，当灵敏度降低到一定程度时，如果是

干扰信号，将无法接收，雷达的故障将恢复正常。

四、故障处理

THALES雷达可以通过LTM设置16个抑制图（如图三），图三：雷达抑制图

从TVBC law number0—TVBC law number15,其中TVBC law number0—TVBC law number8为固定的，TVBC law number9—TVBC law number15可以根据需

要进行独立调整。不仅可以调整抑制量，还可以调账抑制的扇区。TVBC law number 0被系统默认为没有任何抑制，即所有不

同强度的回波，都被处理并送出航迹，如果使用该抑制图，雷达将送出很多假目标，TVBC law number15系统默认的抑制能力最强，如果应用，雷达就会丢失很过正常目标，这对于雷达的使用也是不可取的。因此我们一般在0---15期间寻找到一个适应当地地理条件的抑制图，并在角度上进行适当的调整，就可以完成TVBC的设定，我们大连目前使用的TVBC是3，目标稳定，假目标很少出现。为了检验大连雷达是否是受到干扰而出现故障，我们改变抑制图，并查看故障是否消失，如果消失则说明是干扰造成的，否则说明雷达内部有仍然存在问题。

现将TVBC由原来的3改变为14，因为14设置的抑制能力很强，可以直接检验雷达受干扰情况，如果是干扰信号，将被抑制掉，具体操作方法为在LTM上，先将CBP连接MSSR1，按照如下目录进入抑制图。

Reception Parameters I/R map I/R map(1)TVBC map

Number of programmed sectors 1 TVBC map content

TVBC law selection in section(1)Start sector

将上面划线部分的3改成14，然后重新启动MDRP。使用同样的方法，将MSSR2的TVBC law number 由3改成14，并重启。TVBC law selection in section(1)选在的是第一扇区，因为干扰信号基本上是在正北方向。THALE雷达是把360度分成64个扇区，一个扇区为5.625度。MSSR1和2经过重新启动后，全部变成绿色，这充分证明了，是干扰信号造成雷达的故障，但是TVBC放在14，已经造成部分飞机目标消失，因此我们试探将该值逐渐改变到5，这也是目前电磁环境下，雷达的最大的处理能力了。

为了保证雷达工作正常，保证信号的最大检出能力，我们想大连市无线电委员会进行了投诉，市无管局接到投诉后，立即组织监测技术人员前往现场排查干扰，并在雷达站附近的小区发现不明信号。经过反复测试和调查，最终确定干扰源为小区某住户门口设置的无线摄像头。通过宣传国家有关法规，责令马上停止了信号发射，雷达干扰彻底消除,并将TVBC值调回到3，雷达完全恢复正常运行。此次干扰的主要设备为无线摄像头，目前市场上销售的无线摄像头，基本都工作在UHF波段上，这波段的无线电波的特点是直线传播，传播能力强，距离远，适合民用无线设备的需求，但是他的发射机天线指向性不好，滤波能力差，甚至没有滤波器，因此在使用频率上很可能和雷达的使用频率重合，而雷达的灵敏度非常高，可达到-90dB，该无线设备发射的信号被雷达接收后，就形成了强烈的干扰，而连续的图像信号信息量非常大，每秒可达30幁以上，雷达处理信息量过大，而造成接收机死机。结束语

此次维修，使技术人员充分了解了接收机灵敏度的概念及实际应用，提高了分析和解决问题的能力，是一次很好的技术提高的实践过程，以规范落实年和奥运保障为契机，为今后更好的进行设备运行规范化管理打下了基础。

雷达抗干扰技术的发展趋势分析篇3

关键词：电子信息技术,雷达,抗干扰,电子环境

雷达在探测和跟踪目标时, 如果遇到复杂电磁环境的干扰, 容易在距离、角度和频率方面不能有效分辨真实目标, 而此时, 雷达所指示的目标信息也并非真实目标的相关信息, 这样雷达就会失去跟踪和探测的效用。所以说, 开展对单脉冲雷达抗干扰能力的研究具有非常重要的理论价值和现实意义。

1 复杂电磁环境下雷达的主要干扰技术

随着电子干扰技术的迅速发展, 如今能够对雷达实施干扰的技术非常多, 我们从战术应用角度将其分为常规干扰技术和非常规干扰技术两大类。

1.1 常规干扰技术

常规干扰技术, 具体指的是在雷达对抗中经常采用的、普适性较强的一些干扰方法。其主要干扰原理是有效降低雷达接收信号的信噪比。常用的常规干扰技术主要包括阻塞噪声、射频存储转发干扰和无源干扰等。雷达抗常规干扰的主要方法是提升雷达的跟踪和探测性能, 比如说增加隐身天线、增加发射功率、采用低截获概率技术, 等等。

1.2 非常规干扰技术

非常规干扰技术, 主要是指对那些采用了特定技术的雷达或者构造、功能比较特殊的雷达实施干扰的方法和措施。一般来讲, 对特定的雷达进行非常规干扰应当先侦查、收集被干扰雷达的一些特定信息 (比如说雷达频率、雷达操作系统等) , 然后使干扰机能够逼真复现被干扰雷达的信号, 同时有效控制信号, 从而产生虚假现象。通过制造假的雷达目标回波, 让被干扰雷达产生错误的数据和信息。非常规干扰方法对跟踪雷达的干扰更为有效, 这也是对单脉冲雷达进行干扰时经常采用的方法。这类干扰技术主要有距离欺骗、角度欺骗、速度欺骗、自动增益控制欺骗, 等等。其中, 距离欺骗的特点是利用干扰信号将雷达距离波门从真目标上脱开, 以控制、转发或延迟等有效手段使雷达产生距离假目标, 其干扰原理是通过发送干扰信号让雷达两个距离波门中的信号强度不一样, 从而干扰雷达的距离分辨能力;角度欺骗干扰的主要特点是在单脉冲雷达分辨角内设置两个或以上的干扰源, 对单脉冲雷达的角跟踪系统精度和准确度实施干扰;速度欺骗的特点是通过发送两个高低不同频移的干扰信号, 从而让雷达速度跟踪波门难以准确测定目标的移动速度;自动增益控制欺骗的特点是通过连续不断的干扰使AGC不断进行控制转化, 从而造成雷达接收机工作失常, 进而出现跟踪、探测中断或雷达整体性能下降等问题。

2 雷达抗干扰特点及其技术发展趋势

通过分析雷达干扰技术, 一般认为现代雷达抗干扰技术应具备以下几个方面的特点:①雷达天线应当具备高增益、低副瓣、低交叉极化响应、窄波束、电子扫描相控阵、单脉冲测角等技术, 全面提升信号藏匿、跟踪和探测能力;②雷达系统应当具有高速的数字信号处理与计算系统、信息传递与交换系统等, 从而全面提升其应对复杂电磁环境的能力;③雷达系统应当具有全方位、全频段、大功率、多重功用的多波束能力, 以便于能在应用中对付多个目标。此外, 现代雷达系统正在朝着集成化、模块化的方向发展, 这样才能确保雷达更能适应复杂、多变的电磁环境, 提升其生存能力。由现代雷达抗干扰技术的特点, 我们可以预测其未来发展的主要趋势, 具体包括以下几个大的方面。

2.1 多功能相控阵雷达技术

多功能相控阵雷达通过电控指令控制天线在孔径面上的相位分布, 从而实现对雷达波束指向和形成的控制, 从而提升雷达波束的灵活性和自适应能力, 并根据抗干扰需要针对性进行功率管理。由于多功能相控阵雷达具备波束稳定、反应快、指向反应快等优点, 因此其具有相对更好的抗干扰性能, 从而成为雷达技术研究与发展的一个重要方向。

2.2 多波束技术

雷达多波束系统具体是指利用多波束网络或者多束透镜在一定空间范围内形成多个独立并相邻的高增益波束, 其能够覆盖更宽的频率范围, 并且能够以较高的角分辨率对空间实施不间断扫描。更重要的是, 每个阵元前都装置了低功率微波放大器。所以, 在使用中, 能够产生较大的有效辐射功率, 从而很好地应对干扰威胁。

2.3 低截获率技术

雷达使用中, 可以通过运用频谱扩展及随机调制等有效措施, 降低雷达的有效辐射载波的功率, 从而大大降低雷达信号被敌方截获的概率, 以保护雷达免受敌方的干扰, 这也是未来雷达抗干扰技术发展的一个重要方向。

2.4 综合抗干扰技术

这一抗干扰技术主要是将多种对抗技术和战术方法有效结合在一起, 充分发挥出各项技术的抗干扰能力, 从而有效提升雷达的整体抗干扰能力和适应性。比如说, 可以利用副瓣对消对抗连续波噪声干扰, 利用单脉冲测角对抗角度欺骗, 利用频率捷变对抗有源干扰等。在雷达使用中, 通过运用灵活多变的战术方法和综合性的抗干扰措施, 也能在很大程度上提升雷达的抗干扰能力。但在未来的研究中, 我们应当致力于将多种抗干扰技术融合在一个雷达系统内, 并让彼此之间实现高效率、高灵敏度的运转。

3 结束语

总的来说, 面对当前越来越复杂的电磁环境和越来越激烈的电子对抗形式, 雷达抗干扰的发展是必须的, 也是急迫的, 需要我们相关工作人员和研究人士对当下的雷达干扰技术、抗干扰技术和电子信息技术等进行详细的了解和探索, 以便不断取得新发展和新突破, 从而在雷达技术上占得先机, 将干扰和抗干扰的主动权握在自己手中。

参考文献

[1]刘江波, 舒敬环.复杂电磁环境下的雷达抗干扰效能评估指标体系构建[J].信息化研究, 2015 (05) .

[2]王法栋, 王瑞革.雷达对抗技术与效果评估方法研究[J].数字技术与应用, 2014 (07) .

[3]张颂, 陈远征, 夏兴宇.干扰机布站位置对合成孔径雷达相干干扰效果的影响分析[J].航天电子对抗, 2015 (06) .

被动雷达导引头抗干扰性能评估篇4

近年来随着电子对抗技术和理论的飞速发展,如何评估电子战的作战效果,即抗干扰能力的评估,也渐渐成为大家所关注的热点。抗干扰效果的评估技术的研究在国际上已经有三十多年的历史,其中雷达系统的抗干扰效果评估得到了广泛深入的研究[1,2,3,4]。鉴于雷达的抗干扰措施大多可以应用到导弹的导引头上,所以对雷达的抗干扰评估方法大多也可以应用到导弹上,但前提应该是导引头和雷达采用相同的工作体制。目前主动雷达抗干扰评估指标比较完善,而被动雷达抗干扰指标较少。本文借鉴主动雷达的指标建立方法,结合被动雷达导引头的特点提出了被动雷达导引头的烧穿距离和相对烧穿距离等抗干扰指标。

1 导引头抗干扰评估准则

根据干扰信号样式和导引头类型,可以采用不同的干扰效果评定准则,常用的准则有四个:信息准则、功率准则(信息损失准则)、战术运用准则(概率准则)和效率准则[5]。

信息准则:对于遮盖性干扰、欺骗干扰或假目标的品质可以用信号熵来估价,熵是随机变量或随机过程不确定性的一种测度。缺点是只能评价干扰效果,不能直接评定抗干扰效果。

功率准则:只取决于干扰设备和被干扰设备的参数,一般用压制系数和烧穿距离等表示。它适用于抗压制性干扰和抗欺骗性干扰效果的评定,但它不能全面反映抗干扰能力,有一定局限性。尽管如此,它仍是目前最广泛的抗干扰效果度量方法,在评定防空导弹武器系统的各个无线电环节抗干扰性能时均可采用。

概率准则:相比较前面两个准则而言,概率准则将抗干扰效果与整个战斗作战任务联系了起来。而各种抗干扰措施将提高完成任务的概率,这个概率的变化程度可以用来评估相应的抗干扰措施的抗干扰能力。目前还没有通用度量方法,所以必须根据具体作战条件来评定。

效率准则:分两种情况考虑,一种表示导弹系统中各种电子设备在干扰条件下,完成本身使命的概率。另外一种是在被干扰条件下导弹的杀伤概率与在正常条件下导弹杀伤概率的比值作为对系统抗干扰效果的度量。这两种方法分别从局部和整体角度来评估抗干扰效果,需要建立复杂的模型或者试验才能得到。

综合上述准则的优缺点,本文采用功率准则对被动雷达导引头的抗干扰性能进行评估。

2 PRS在理想噪声下作用距离

2.1 PRS接收到目标信号功率

主动雷达的信号在空间经过双程传播,所以其功率按距离的四次方衰减,而被动雷达接收目标辐射微波信号,信号单程传播,按距离的二次方衰减,所以PRS接收信号功率符合二次雷达方程[6]:

$Ρ_{r s} = \frac{Ρ_{t} G_{t} A_{r s}}{4 π R_{t}^{2} L_{r}} (1)$

式(1)中,Pt为目标辐射信号功率,Gt为目标在导引头方向上辐射天线增益,Ars为导引头接收天线有效接收面积,Rt为导引头与目标间的距离,Lr为目标辐射能量进入导引头接收机系统损耗因子。

根据导引头接收天线增益和有效接收面积的关系有:

$A_{r s} = \frac{G_{r s} λ_{s}^{2}}{4 π} (2)$

式(2)中,Grs为导引头在目标方向上接收天线增益,λs为目标信号波长。式(2)代入式(1)后得:

$Ρ_{r s} = \frac{Ρ_{t} G_{t} G_{r s} λ_{s}^{2}}{(4 π)^{2} R_{t}^{2} L_{r}} (3)$

2.2 理想噪声对PRS作用距离影响

接收机噪声系数定义为实际噪声功率输出和理想接收机在标准室温是的噪声功率[7]:

$F_{n} = \frac{Ν_{o}}{k Τ_{0} B_{n} G_{a}} (4)$

式(4)中,No为接收机输出噪声,k为波尔兹曼常数,T0为标准室温,Bn为噪声带宽,Ga为接收机功率增益(有效增益),即为输出和输入信号功率比

$G_{a} = S_{o} / S_{i} (5)$

理想接收机输入噪声功率与标准室温有关,

$Ν_{i} = k Τ_{0} B_{n} (6)$

噪声系数亦可以写成输入信噪比和输出信噪比的比值形式

$F_{n} = \frac{S_{i} / Ν_{i}}{S_{o} / Ν_{o}} (7)$

由式(7)可得输入信号功率为:

$S_{i} = F_{n} Ν_{i} (S_{o} / Ν_{o}) = k Τ_{0} B_{n} F_{n} (S_{o} / Ν_{o}) (8)$

So/No是接收机输出端信噪比,根据导引头检测目标质量的要求,可确定所需的最小输出信噪比(S/N)omin,被称为识别系数或可见度因子,现代多采用统计检测理论基础上的统计判别方法来实现信号检测,在这种情况下所需的最小输出信噪比称为检测因子Do:

$D_{o} = (S / Ν)_{o m i n} (9)$

Do在接收机匹配滤波器输出端(检波器输入端)测量的信号噪声功率比,如图1所示,检测因子就是满足所需检测性能(以检测概率和虚警概率表征)时,在检波器输入端单个脉冲需要达到的最小信噪比。

接收机输入端最小可检测信号Simin;

$S_{i m i n} = k Τ_{0} B_{n} F_{n} (S / Ν)_{o m i n} (10)$

接收机输入端最小可检测信号也称为接收机灵敏度Pr:

$Ρ_{r} = k Τ_{0} B_{n} F_{n} D_{o} (11)$

随着导引头和目标距离的增加,接收机接到信号功率减小,当减小到与接收机灵敏度相等的时候,导引头刚好能检测到目标信号,此时的距离即为导引头在理想噪声情况下的最大作用距离:

$R_{0} = [\frac{Ρ_{t} G_{t} G_{r s} λ_{s}^{2}}{(4 π)^{2} L_{r} k Τ_{0} B_{n} F_{n} D_{o}}]^{1 / 2} (12)$

3 PRS在有源干扰下作用距离

3.1 PRS接收到的干扰功率

导引头工作环境除受自然条件的影响外,常常还受到人为的干扰,干扰的效果使雷达发现目标困难或者使发现目标的距离大大减小,本来能探测到的区域在干扰下探测不到的被称为压制区,干扰后仍能探测到的区域对于目标来说就是暴露区如图2所示。

当干扰信号带宽小于导引头接收机带宽时,干扰信号能量全部进入导引头,导引头接收到的干扰功率Prj为

$Ρ_{r J} = \frac{Ρ_{J} G_{J} A_{r J} γ_{J}}{4 π R_{J}^{2} L_{J}} (13)$

式(13)中,PJ为干扰机发射功率,GJ为干扰机天线增益,ArJ为在干扰方向导引头接收天线的有效接收面积,γJ为干扰信号与导引头极化不一致损失系数,RJ为雷达至干扰机平台的距离,LJ为干扰信号进入导引头接收机系统损耗因子。

根据导引头接收天线增益和有效接收面积的关系有:

$A_{r J} = \frac{G_{r J} λ_{J}^{2}}{4 π} (14)$

式(14)中,GrJ为导引头在干扰信号方向上接收天线增益,λJ为干扰信号波长。GrJ的方向如图3所示:

将式(14)带入式(13)得

$Ρ_{r J} = \frac{Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} γ_{J}}{(4 π)^{2} R_{J}^{2} L_{J}} (15)$

上述分析针对干扰机带宽小于导引头接收机带宽的情况进行的,只适用于瞄准式干扰的情况。而考虑到干扰信号带宽和导引头接收机带宽不匹配引起的损失,即当干扰信号带宽全部覆盖导引头接收机带宽时,干扰能量无法全部进入接收机,上述干扰方程必须考虑带宽因素的影响,即

$Ρ_{r J} = \frac{Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} γ_{J}}{(4 π)^{2} R_{J}^{2} L_{J}} \frac{B_{R}}{B_{J}} (16)$

式(16)中,BR为导引头接收机等效带宽,BJ为干扰机辐射信号带宽。

干扰从导引头天线主瓣进入,GrJ=Gr,其中Gr为天线主瓣增益;若从旁瓣进入,则GrJ=gGr,其中g为天线旁瓣增益与主瓣增益之比,通常g=-20 dB～-40 dB。

3.2 PRS的干扰与信号功率比

通常在有源干扰存在时,进入导引头的干扰功率PrJ远远大于雷达的本机噪声,这样噪声可忽略不计,导引头接收端干扰与信号功率比(干信比)为

$\frac{J}{S} = \frac{Ρ_{r J}}{Ρ_{r s}} = \frac{Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2}}{Ρ_{t} G_{t} G_{r s} λ_{s}^{2} R_{t}^{2}} \frac{γ_{J} L_{J} B_{R}}{L_{r} B_{J}} (17)$

仅仅知道导引头的干扰信号功率和目标信号功率,还不能说明导引头的抗干扰效果,还必须有一个衡量抗干扰有效性的标准。采用功率准则,衡量干扰效果一般用压制系数Kj,它表示对导引头实施有效干扰(搜索状态下是指发现概率Pd下降到10%以下)时,接收机输入端所需的最小干扰功率和信号功率比,即

$Κ_{j} = Ρ_{j} / Ρ_{s} |_{Ρ_{d} = 0.1} (18)$

式(18)中Pj,Ps分别为导引头接收到的干扰功率和信号功率。显然,压制系数Kj越大,表示为了达到预定干扰效果,所需干扰功率越大,即干扰越困难,所以导引头的抗干扰性能越好,相反,压制系数小,说明导引头抗干扰能力差。

对于干扰机而言,要有效干扰对方导弹的导引头,必须满足

$\frac{Ρ_{r J}}{Ρ_{r s}} = \frac{Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2}}{Ρ_{t} G_{t} G_{r s} λ_{s}^{2} R_{t}^{2}} \frac{γ_{J} L_{J} B_{R}}{L_{r} B_{J}} \geq Κ_{j} (19)$

对导引头来讲,不被有效干扰,即能检测到目标时满足

$\frac{Ρ_{r J}}{Ρ_{r s}} = \frac{Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2}}{Ρ_{t} G_{t} G_{r s} λ_{s}^{2} R_{t}^{2}} \frac{γ_{J} L_{J} B_{R}}{L_{r} B_{J}} \leq Κ_{j} (20)$

3.3 PRS烧穿距离

烧穿距离也叫自卫距离,是电子对抗中从距离上衡量干扰和抗干扰能力的一个概念。烧穿发生在干信比降低到压制系数,被干扰的接收机恰好可以正常工作的距离上。烧穿距离指导引头刚好具备目标检测能力时,导引头和目标之间的距离,实质就是导引头在存在干扰时的最大作用距离。当干扰信号来自远距离支援干扰和随队掩护式干扰时,干扰信号传播距离和目标信号传播距离不等,即Rr≠RJ,式(20)取等号时得到干扰方程,解得被动雷达导引头的烧穿距离为

$R_{t b} = [\frac{Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2}}{Ρ_{t} G_{t} G_{r s} λ_{s}^{2} Κ_{j}} \frac{γ_{J} L_{J} B_{R}}{L_{r} B_{J}}]^{1 / 2} (21)$

当干扰信号来自目标时,即目标实施自卫干扰时,干扰信号传播距离和目标信号传播距离是相等的,即Rr=RJ,此时根据干扰方程无法解出被动雷达导引头的烧穿距离,因为对于被动雷达导引头来说,目标自卫干扰的干扰功率和目标信号功率都随距离的平方衰减,它们的比值是跟距离无关的恒定值,导引头能否成功达到抗干扰效果和除距离以外的其它因素有关。

4 PRS相对烧穿距离

用烧穿距离衡量导引头抗干扰能力时存在着一定的片面性,比如说,没有干扰情况下两个导引头有不同的作用距离R1和R2,可能在有干扰情况下有相同的作用距离R3,即烧穿距离相同,如图4所示。

此时若仅仅根据烧穿距离R3来判断,它们具有相同抗干扰能力,但这和实际情况是不相符的,明显在没有干扰时作用距离小的那个导引头的抗干扰能力更强,因为在干扰后它的作用距离受到的影响比另外一个导引头小。

相对烧穿距离R0b克服了烧穿距离评价抗干扰能力的不足,它是一个可以全面反映导引头的抗压制性干扰的性能指标,它表示导引头受干扰时的烧穿距离Rtb与导引头只受自身内部噪声影响时的作用距离R0的比值。明显相对烧穿距离越大的导引头,抗干扰能力越强。

$R_{0 b} = R_{t b} / R_{0} (22)$

由式(22)可以看出无干扰作用距离为R2的导引头抗干扰能力比另外一个好,因为它的相对烧穿距离更大。

将式(12)和式(21)带入式(22)得

$\begin{array}{l} R_{0 b} = \\ [\frac{(4 π)^{2} k Τ_{0} B_{n} F_{n} D_{o} Ρ_{J} G_{J} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2} γ_{J} L_{J} B_{R}}{Ρ_{t}^{2} G_{t}^{2} G_{r s}^{2} λ_{s}^{4} Κ_{j} B_{J}}]^{1 / 2} (23) \end{array}$

为了便于比较主动雷达的相对烧穿距离,规定干扰机单位频带内的有效辐射功率(PJGJ/BJ)以10 W/MHz为标准,同样为了方便比较不同被动雷达导引头的抗干扰能力,也可以在上述标准下比较它们的相对烧穿距离

$R_{0 b} = [\frac{160 π^{2} k Τ_{0} B_{n} F_{n} D_{o} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2} γ_{J} L_{J} B_{R}}{Ρ_{t}^{2} G_{t}^{2} G_{r s}^{2} λ_{s}^{4} Κ_{j}}]^{1 / 2} (24)$

由灵敏度公式(11)也可以把上式改写成:

$R_{0 b} = [\frac{160 π^{2} Ρ_{r} G_{r J} λ_{J}^{2} R_{J}^{2} γ_{J} L_{J} B_{R}}{Ρ_{t}^{2} G_{t}^{2} G_{r s}^{2} λ_{s}^{4} Κ_{j}}]^{1 / 2} (25)$

利用上面公式对美国的百舌鸟(AGM—45)、哈姆(AGM—88)和新一代反辐射导弹(AGM—88E),俄罗斯的AS—5和AS—12,以色列的“星—1”,南非的“百灵鸟”的PRS抗干扰指标进行分析,结果如表1所示,限于篇幅表中只列出了主要参数。

由表1可以看出AGM—88E的导引头不管从烧穿距离还是相对烧穿距离上看,抗干扰能力都是最好的,而最差的是美国第一代反辐射导弹AGM—45,哈姆(AGM—88)的烧穿距离比俄罗斯的AS—12小,但从相对烧穿距离角度来看其抗干扰性能反而好一些,这也和实际情况是相符合的,说明相对烧穿距离在抗干扰效果评估方面是切实有效的。

5 结论

通过对被动雷达导引头抗干扰能力指标的分析过程,可以看出用来评估主动雷达的指标压制系数和烧穿距离等也可以用在被动雷达导引头上,但是这两种体制雷达的信号传播方式不同决定了其指标计算公式的不同,主要体现在信号功率衰减和距离的关系上。从评估实例结果可以看出相对烧穿距离是比烧穿距离更好的评价导引头的抗干扰效果。

参考文献

[1]李波涛,李明,吴顺君.雷达抗干扰效能评估方法探讨.现代雷达.2006:28(11):16—19

[2]刘晓东.雷达抗干扰效能评估指标体系及方法研究.成都:电子科技大学,2008

[3] Johnston S.L.ECCM Improve Factor(EIF).Electronic Warfare Maga-zine.1974:6(3):41—45

[4] Barton D,Cock C E,Hamilton P,Radar evaluation handbook,Ar-tech house Inc.1991:34—40

[5]周一宇,安玮,郭福成.电子对抗原理.北京:电子工业出版社,2009:1—13

[6]丁鹭飞,耿富录,陈建春.雷达原理.北京:电子工业出版社,2009:15—19

关于单脉冲雷达抗干扰能力的探讨篇5

关键词：单脉冲雷达,干扰方法,抗干扰能力,角度欺骗

单脉冲雷达在探测和跟踪目标时, 如果遇到复杂电磁环境的干扰, 容易在距离、角度和频率方面不能有效分辨真实目标, 而此时雷达所指示的目标信息也并非真实目标的相关信息。这样, 雷达就会失去跟踪和探测的效用。因此, 开展对单脉冲雷达抗干扰能力的研究具有非常重要的理论价值和现实意义。

1 单脉冲雷达的主要干扰技术分析

随着电子干扰技术的迅速发展, 如今能够对雷达实施干扰的技术非常多, 我们从战术应用角度将其分为常规干扰和非常规干扰两大类。其中, 常规干扰具体指的是雷达对抗中经常采用的普适性较强的一些干扰方法, 其主要干扰原理是有效降低雷达接收信号的信噪比。常用的常规干扰技术主要包括阻塞噪声、射频存储转发干扰和无源干扰等。雷达抗常规干扰的主要方法是提升雷达的跟踪和探测性能, 比如增加隐身天线、增加发射功率以及采用低截获概率技术等。

非常规干扰主要是指对采用了特定技术的雷达或者构造、功能比较特殊的雷达实施干扰的方法和措施。一般来讲, 对特定的雷达进行非常规干扰应当先侦查、收集被干扰雷达的一些特定信息 (比如雷达频率、雷达操作系统等) , 然后使干扰机在逼真复现被干扰雷达信号的同时有效控制信号, 从而产生虚假现象, 通过制造假的雷达目标回波, 让被干扰雷达产生错误的数据和信息。非常规干扰方法对跟踪雷达的干扰更为有效, 这也是对单脉冲雷达进行干扰时经常采用的方法。这类干扰技术主要有距离欺骗、角度欺骗、速度欺骗和自动增益控制欺骗等。其中, 距离欺骗的特点是利用干扰信号将雷达距离波门从真目标上脱开, 以控制、转发或延迟等有效手段使雷达产生距离假目标。其干扰原理是通过发送干扰让雷达两个距离波门中的信号强度不一样, 从而干扰雷达的距离分辨能力。角度欺骗干扰的主要特点是在单脉冲雷达分辨角内设置两个或以上的干扰源, 对单脉冲雷达的角跟踪系统精度和准确度实施干扰。速度欺骗的特点是通过发送两个高低不同频移的干扰信号, 从而让雷达速度跟踪波门难以准确测定目标的移动速度。自动增益控制欺骗的特点是通过连续不断的干扰使AGC不断进行控制转化, 从而造成雷达接收机工作失常, 进而出现跟踪、探测中断或雷达整体性能下降等问题。

2 单脉冲雷达的抗干扰能力分析

2.1 抗噪声干扰的能力分析

由雷达参数测量的最大似然估值论可知, 采用噪声干扰能够有效控制单脉冲雷达的参数测量精度, 因此, 噪声干扰会使得单脉冲角跟踪系统产生一定的误差, 从而使角度跟踪的精准度降低。但是在实际跟踪过程中, 单脉冲雷达能够从噪声干扰中提取跟踪误差信号。当然, 只有误差电压取值合适, 雷达才能实施稳定跟踪。通常, 干扰是起伏不定的, 不过由自动增益控制欺骗的分析可知, 噪声干扰通过AGC电路的过滤并不能对雷达稳定跟踪造成实质性的干扰, 因此, 单脉冲雷达可以对干扰源实施跟踪, 尤其是在雷达回波信号比较弱时, 过强的干扰反而有助于雷达跟踪。

在单脉冲雷达的角跟踪系统中, 跟踪目标的方向是由天线轴线的方向来确定的。当目标方向与天线轴线的方向一致时, 伺服误差电压为零, 噪声干扰引起伺服电压在零点作随机起伏, 从而对雷达的测量精度造成一定的影响。但实际中, 干扰机所产生的噪声干扰并不会影响到伺服电压, 因此, 天线方向和雷达测量精度也不会发生改变。

2.2 抗自动增益控制欺骗的能力分析

自动增益控制欺骗主要是干扰AGC, 让其无法正常工作, 从而干扰雷达的正常运行。但实际中, 无论是单脉冲雷达, 还是其他雷达, 其AGC环路都有一定的响应宽带。如果采用较高频率的通/断调制干扰, 一般要超过AGC响应带宽。这时, AGC电压才会随着干扰摆动, 但并不会得到合适的固定值。此时, 相位检波器输出幅度也会出现时大时小的起伏。这种起伏会导致角跟踪系统的误差出现大幅度的变化, 从而使跟踪发生偏差。此时, 干扰才算生效。

单脉冲雷达的角度跟踪误差由单个脉冲信号来决定, 并非脉冲串包络, 因此, 接收机自动增益控制的环路带宽能够设计频率较高的响应宽带, 从而响应频率很高的脉冲起伏。AGC环路带宽要比伺服带宽大很多。要想有效干扰AGC环路, 必须使通/断调制频率超过AGC环路带宽, 确保其频率远远高于伺服带宽的截止频率。但是, 这样操作会引起相检输出幅度起伏不定, 从而不能进入伺服环路, 伺服环路只能响应其平均值, 并会引起频率对冲, 更不会导致跟踪偏差。

3 结束语

总的来说, 单脉冲雷达的角跟踪系统作为当下比较先进的跟踪系统, 其跟踪目标的自卫式噪声干扰和自动增益控制欺骗并不能有效破坏雷达的角度跟踪。但这一切都应当建立在单脉冲雷达具有良好的工作性能和先进的操作养护技术的基础上。因此, 我们应当不断加强对养护维修技术的学习, 提升雷达操作技术水平, 为雷达的高效率运行提供坚实的技术支撑。

参考文献

[1]张曦, 王星, 王红卫, 等.单脉冲雷达的相干干扰研究[J].现代雷达, 2013 (12) .

[2]魏征.单脉冲雷达干扰技术研究[J].电子世界, 2013 (17) .

雷达抗干扰技术篇6

关键词：PR序列,编码,干扰,仿真

相位编码信号是广泛采用的一种脉冲压缩信号, 其模糊函数大多呈近似图钉形, 具有很高的时延和多普勒分辨能力, 易实现波形捷变。由于相位编码信号雷达采用扩谱技术, 其峰值功率很低, 这使得常规的雷达侦察机对信号的侦收变得非常困难, 甚至无法检测到该信号。如何对相位编码脉冲信号雷达进行有效的干扰, 各种干扰方式对相位编码脉冲信号雷达的干扰效果是雷达设计和干扰机设计共同关心的课题。本文通过几种干扰样式对PR (Pseudo Random, 伪随机) 序列相位编码雷达干扰的效果仿真, 研究采用PR序列相位编码方式的雷达的抗干扰性能。

1 PR序列相位编码原理

相位编码波形与调频波形不同, 它将脉冲分成许多子脉冲, 每个子脉冲的宽度相等, 但各自有特定的相位。每个子脉冲的相位根据一个给定的编码序列来选择。应用最广泛的相位编码波形使用两个相位来编码。发射信号的相位按照码元的次序在0°和180°间交替变换[1], 如图1所示。由于发射频率通常不是子脉冲宽度倒数的整倍数, 因此, 编码信号在反相点上一般是不连续的。在接收端, 通过匹配滤波或相关处理得到压缩脉冲。压缩脉冲半幅度点的宽度应等于子脉冲的宽度。因此, 距离分辨力就正比于编码码元的时间宽度, 压缩比等于波形中子脉冲的数目, 即编码码元的数目, 波形如图1所示。

PC方法中最常见的形式是使用二进制相位编码。相位编码信号可表示为[2]

S (t) =A×Ci×exp (j×2πf0t+jφ) (1)

其中, Ci为N位码元 (N为码元个数) , 脉宽τ=N×τ0 (τ0为码元宽度) , 并且

$C_{i} = {\begin{array}{l} 1 \\ - 1 \end{array}, (i - 1) \times τ_{0} ＜ t ＜ i \times τ_{0} (2)$

最大长度序列编码是使用中较常见的一种二进制相位编码。其结构类同于随机序列, 因而具有我们期望的自相关数。它们是线性反馈移位寄存器所能获得的最长序列。而且, 结构与伪噪声码相似, 因而具有理想的自相关函数。最大长度序列常被称为伪随机数编码 (PRN) 。一个典型的移位寄存产生器如图2所示。

最大序列的长度是2n-1, n为移位寄存产生器的级数。从n级移位寄存产生器所能获得的最大长度序列的总数M为[3]

$Μ = \frac{Ν}{n} \prod (1 - \frac{1}{p_{i}}) (3)$

式中, pi为N的素数因子。对于一个给定的n值存在许多不同的序列, 这一点对那些需要长度相同, 序列不同的应用来说是很重要的。通过研究原始多项式或不可约多项式, 可以确定提供最长序列的反馈连接。

最大序列的长度N等于序列中子脉冲的数目, 也等于雷达系统时宽和带宽的乘积。低级数寄存器能得到大的时宽带宽积。系统的带宽由时钟的速率决定。改变时钟速率和反馈连接方式可产生各种脉宽、各种带宽和各种时宽带宽积的脉冲。在最长序列中, 0→1或1→0的转变次数等于2n-1。

2 PR序列编码方式的抗干扰性能仿真

PR序列编码方式因为可采用无周期性的码字, 较线性调频连续波雷达具有更低的波形截获概率。外部的干扰信号与真正随机的噪声信号做相关处理后均被随机化, 然后通过距离旁瓣抑制技术将随机化后的外来干扰信号抑制到一个工程实用的水平。在很多性能上都优于线性调频雷达。

下面主要就白噪声干扰, 连续波干扰, 相干转发式干扰三种干扰样式对二相码编码雷达的干扰效果进行仿真, 研究二相码编码方式雷达的抗干扰性能。

仿真条件:仿真均为在基带的仿真, 干扰信号的频率均位于载频上。二相码回波放入基带电压为1 V, 干扰电压为2 V。

2.1 白噪声干扰

图3所示为噪声干扰对二相码编码方式雷达的干扰效果仿真。

通过仿真, 可以看出, 噪声干扰效果较差, 因为PC系统的匹配滤波器是一相关器, 随机噪声与信号完全不相关, 得不到任何相关增益, 而全相关的目标则能得到全部处理增益。处理后, 信号的幅度电压为31 V, 而干扰信号的最大幅度电压为7.5 V, 可见白噪声的干扰效果较差。

2.2 连续波干扰

图4所示为连续波干扰对二相码编码方式雷达的干扰效果仿真。

通过仿真, 可以看出, 连续波干扰效果较差, 但较噪声干扰效果要好。因为连续波信号一般会在PC匹配滤波器中产生一定的相关性, 可得到比噪声波形稍高的功率增益。处理后, 信号的幅度电压为31 V, 而干扰信号的最大幅度电压为10 V。从图中可以看出, 虽然干扰效果较白噪声干扰要好, 但没有明显干扰效果。

2.3 相干转发干扰

图5所示为相干转发干扰对二相码编码方式雷达的干扰效果仿真, 相干转发一半的PC波形, 将两个半码加1的组合方式填充PC网络。

通过仿真, 可以看出, 相干转发干扰效果较好, 因为相干转发干扰信号一般会在PC匹配滤波器中产生相关性, 可得到和信号类似的较高的功率增益。它在匹配滤波器的输出端产生两个跨骑在真实目标回波上的假目标, 如图所示。处理后, 信号的幅度电压为31 V, 而干扰信号的最大幅度电压可达到30 V。可以看出相干转发干扰具有明显的干扰效果。

由于相位编码雷达信号一般是宽脉冲或准连续波信号, 如果将整个脉冲进行干扰调制并发出, 则干扰信号经雷达接收机压缩后, 形成的干扰效果也会受到影响, 因此, 一般采用部分脉冲复制的方法, 此时有较好的干扰效果[4]。

3 结束语

本文通过分析PR序列码的编码原理, 运用仿真研究了雷达PR序列编码方式的抗干扰性能, 发现雷达PR序列编码方式能有效地对抗白噪声干扰和连续波干扰, 但对抗相干转发干扰效果较差。因此, 相干地部分转发截获波形的干扰方式可以有效地对付采用PR序列码编码方式的雷达。

参考文献

[1]丁鹭飞.雷达原理[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002.

[2]王国玉, 汪连栋.雷达电子战系统数学仿真评估[M].北京:国防工业出版社, 2004.

[3]Merrill I Skolnik.雷达手册[M].王军, 译.北京:电子工业出版社, 2003.

雷达组网系统中的抗干扰措施分析篇7

1 雷达及其组网系统干扰概述

雷达可以在大空间范围内进行目标探测、跟踪以及轨迹描绘, 为其他系统提供情报信息。对其进行布站, 将其组成雷达系统不仅可以缩短目标发现时间, 还能够对多雷达数据进行融合处理, 获得更高精度的测量结果。

针对雷达的干扰主要分为压制式和欺骗式两类。前者主要是向雷达责任区内发送连续的、杂乱的、大量的噪声信号对其进行干扰, 影响其对目标对象的识别;后者则是针对性的选择与雷达信号相同或相近的干扰回波信号, 使得雷达生成错误的目标信息, 降低雷达对目标的识别效果。将雷达组网成雷达系统可以有效识别欺骗式干扰, 但是在压制式干扰对抗方面还存在较大的发展空间。

2 提升雷达系统抗干扰基本措施

当存在有源压制式干扰时, 雷达的有效覆盖范围会缩小, 甚至会丧失正常的工作能力。为提升雷达系统的抗干扰能力, 可以从抗主瓣干扰和抗副瓣干扰紫微距离两各性能指标输入, 采用适当的措施。

雷达抗主瓣干扰自卫距离与雷达发射机平均功率、天线增益、观测时间、馈线损耗等因素有关, 因而为提升雷达的抗主瓣干扰能力可以从以下几方面着手:提升发射机发射信号的平均功率、发射天线的输出增益;减少发射天线中的馈线插入损耗;增大对追踪目标的观测积累时间等。除此之外, 调整雷达系统的发射信号性能如增大短时带宽、对信号采用频率分集等同样可以提升雷达系统的抗主瓣干扰自卫距离, 增大雷达的责任区域。

雷达抗副瓣干扰自卫距离主要与三个因素有关:位于雷达接收天线副瓣区域的干扰机与雷达的距离、雷达接收波瓣在干扰机方向的副瓣电平以及雷达在负责区域内的搜索耗时。考虑到副瓣电平与距离之间呈反比例关系, 搜索时间与距离之间呈正比例关系, 可以降低接收天线的远、近区副瓣电平, 甚至降低天线辐射增益的背瓣电平等都可以提升雷达系统的抗副瓣干扰自卫距离。

3 雷达系统抗干扰具体措施

3.1 空间域抗干扰措施

在空间域所能够采取的雷达系统抗干扰措施有:使用具有低副瓣或者超低副瓣性能的接收天线;使用增益较高, 而波束较窄的接收天线;使用波束赋形技术降低天线发射信号的副瓣功率并对信号波束进行调零;尽量将收发天线分离, 增大发射天线对应的接收天线数量;构建双基或者多基雷达组网系统;对单脉冲信号进行角度测量等。

通过上述措施可以有效提升雷达信号的定点性和方向性, 减少主瓣进入干扰的受影响角度范围和来自副瓣的干扰, 还能够降低雷达信号被侦察到的概率, 提升反距离与角度欺骗干扰性能, 提升雷达的隐蔽性。

3.2 频率域抗干扰措施

在频率域所能够采取的雷达系统抗干扰措施有对信号频率进行捷变处理和分集处理;使用瞬时宽带信号;对应使用宽带或者超宽带雷达;调整或选择雷达的工作频段, 拓展雷达组网系统的频谱范围和适应频段;使用多频接收站接收信号等。

通过上述措施可以增大干扰信号的带宽, 进而降低针对雷达系统的干扰信号的功率谱密度, 提升瞬时测频和信号接收的实现复杂度和难度, 增强信号干扰比, 提升雷达系统对正确信号的识别效果。

3.3 时间域抗干扰措施

在时间域所能够采取的雷达系统抗干扰措施主要集中在信号处理方面, 如对发射信号的波形进行捷变处理, 使用相干脉冲串信号承载信息, 增大信号的时宽带宽等。此外, 在时域对雷达的射频辐射进行管理同样可以起到抗干扰的作用。

通过上述措施可以增大雷达发射信号被识别和侦测到的难度, 降低数字贮频作用的影响, 增大瞬时测频难度, 提升信号的频域分辨率, 减少雷达的发射时间, 使其在时间上进行隔离。

3.4 其他抗干扰措施

其他雷达系统的抗干扰措施如对雷达进行多极化和变极化处理、对数据进行处理、采用无源探测、使用数据融合技术等同样可以提升雷达系统的抗干扰能力, 降低雷达信号被侦察和检测的概率。

4 雷达组网抗干扰策略

为提升雷达组网系统的抗干扰能力, 还可以从三方面出发, 制定适当的抗干扰策略。

首先加快推动雷达组网系统的部署, 总结单雷达应用中的抗干扰技术, 依照雷达组网系统的特性设计与优化针对复杂电子干扰的应对预案, 如雷达部署结构、类型、参数控制以及数据融合处理方法等。

其次要对现有的干扰技术和作战样式进行研究, 加强自身组网作战样式和方法对策的研究, 熟练掌握各措施的优缺点及适用范围, 提升抗干扰措施的的工作效能。

再次要进一步完善现有抗干扰措施, 不断总结新的干扰样式并制定相应的应对措施, 不断研究组网系统内各雷达抗干扰功能的控制, 提升各措施和各设备间的兼容性和灵活性。

摘要：雷达组网系统的抗干扰性是评估雷达组网系统综合性能的重要指标之一。本文从雷达组网系统的功能入手, 对雷达系统中存在的干扰类型和干扰特点进行了介绍, 然后对雷达系统的干扰因素及影响参数进行了分析, 重点从空域、频域、时域以及其他等方面对雷达系统的抗干扰措施进行了研究, 最后就雷达组网系统的抗干扰策略进行了讨论。

关键词：雷达组网,抗干扰

参考文献

[1]徐超, 张进.雷达组网抗干扰性能评估方法研究[J].航天电子对抗, 2013 (2) :31-34.

[2]杨涛.组网雷达系统“四抗”效能评估方法研究[D][D].国防科学技术大学, 2008.

[3]张光义.提高雷达系统抗干扰能力的一些措施[J].现代雷达, 2001, 23 (1) :6-12.

雷达抗干扰技术篇8

未来高科技战争将防空导弹武器系统暴露于复杂的电子战战场环境中。为了在复杂电磁环境下快速准确地捕获目标并进行稳定跟踪,防空导弹跟踪制导雷达采用了多种先进的抗干扰措施,可有效对抗多种干扰样式。靶场传统的试验模式是在无干扰条件下检验跟踪制导雷达的精度与威力,这种试验模式远不能适应复杂环境的作战需求,为检验跟踪制导雷达的抗干扰性能,充分反映雷达的实际作战使用效能,本文采用外场飞行试验与内场仿真试验相结合的一体化试验方法,对跟踪制导雷达的抗干扰性能进行鉴定。一方面,内场仿真试验可弥补外场飞行试验信息的不足;另一方面,外场数据检验又可进一步验证内场仿真结果的正确性。通过信息融合,为鉴定雷达的性能提供可靠充分的数据知识,提高对雷达抗干扰性能鉴定的准确度和置信度。

1抗干扰试验设计

防空导弹跟踪制导雷达采用多种有效的抗干扰措施,可有效对抗多种有源干扰[1]。本文结合雷达靶场检飞试验,重点研究对远距离支援干扰的对抗效能。在远距离支援干扰环境下,干扰机与一般目标处于不同的位置,干扰功率从副瓣进入雷达接收机。工作方式一般采用压制式干扰,使雷达接收机饱和、模糊以致无法检测,从而达到降低雷达探测能力的目的。

1.1检验指标

要实现对雷达抗干扰性能的有效评估,首先要确定评估指标和相应的评定准则以及评定方法[2]。对于压制式干扰采用的评估指标有:干扰可见度(VJ)、抗干扰改善因子(D)、雷达最大作用距离提高倍数(KR)等。从试验需求的角度出发,对跟踪制导雷达抗干扰性能定量分析时,采用抗干扰改善因子进行描述。抗干扰改善因子是雷达采用抗干扰措施后,雷达输出端的信干比(P′SO/P′JO)与雷达未采取抗干扰措施时,雷达输出的信干比(PSO/PJO)的比值,即雷达采取抗干扰措施后信干比提高的倍数。

在实际试验中,为便于测量,采用雷达实时输出的信噪比代替信干比。

1.2远距离支援干扰试验

跟踪制导雷达抗远距离支援干扰试验的目的是检验雷达在压制干扰条件下采取抗干扰措施后和未采取抗干扰措施时,雷达性能提高和改善的程度。

1.2.1干扰源性能要求

雷达抗干扰试验与一般雷达试验的主要区别在于增加了干扰源,在试验设计时应首先选取干扰设备。干扰设备的选取一般考虑3个方面:

(1)工作频率、带宽。

(2)最大输出功率。

(3)能够模拟干扰的类型(包括阻塞噪声和瞄准噪声)。

根据被试雷达的抗干扰性能指标和试验的考核内容,选择指标明确、性能稳定的干扰设备。

1.2.2主要抗干扰措施

当干扰为远距离支援时,目标位于雷达波束主瓣内,干扰源位于雷达波束副瓣内,干扰信号从副瓣进入雷达接收机。干扰信号的存在抬高了雷达接收信号的噪声电平,使目标的搜索和跟踪性能下降,这时,跟踪制导雷达采用副瓣对消措施对抗干扰。

1.2.3抗远距离支援干扰试验方案

雷达抗干扰试验要求在接近实战的条件下进行,即将雷达置于规定的干扰环境中,按规定的战术使用条件进行雷达试验。试验方案的设计内容包括试验航路、真值测量方案、雷达测量数据录取方案、检测及结果评定方法等。靶场应具备实施干扰试验的环境(包括试验航路、试验阵地等)、实施各种实体干扰的场区条件(如架设模拟器的测试塔等)。在干扰条件下靶场的真值测量设备、通信设备等参与试验的设备应不受干扰源的影响。

模拟远距离支援干扰,通过干扰模拟器向雷达施放窄带瞄准干扰和宽带阻塞干扰,检验雷达对目标的检测和跟踪情况。干扰模拟器施放时应根据干扰源与目标的相对位置关系、干扰源与雷达阵面的相对位置关系,进行试验航路设计。

在远距离支援干扰模式下,干扰信号从副瓣进入雷达接收机,因此在航路设计时,干扰机应处于雷达主波束之外,与目标机保持一定距离,如图1所示。

在干扰机无法满足试验条件时,可采用地面模拟干扰源的方式进行。在距雷达一定距离的固定位置处放置干扰模拟器,如图2所示。

2抗干扰功能仿真

跟踪制导雷达抗干扰功能仿真的目的,就是利用雷达的功能性质,仿真计算干扰条件下雷达系统的检测功能。已知跟踪制导雷达在一定环境下检测目标的检测概率,雷达检测目标的性能,主要取决于检测信噪比[3]。因此,当雷达检测概率一定的条件下,可通过仿真计算干扰条件下的雷达检测信噪比,对雷达的抗干扰功能进行仿真。

跟踪制导雷达抗干扰功能仿真只考虑检测信噪比对检测概率的影响,仿真模型简单,方法易于实现。采用蒙特卡洛仿真方法,对雷达检测概率进行统计试验。根据雷达方程、干扰方程以及干扰/抗干扰基本原理,建立仿真计算综合信噪比的数学模型和软件,并对雷达的抗干扰能力作出初步评估。仿真评估的结果可以扩展试验信息,弥补试验项目不足造成的试验评定结论片面,是试验鉴定有效的辅助评估手段。

2.1数学模型

2.1.1雷达回波功率

根据雷达方程,雷达回波信号功率是指雷达发射的信号经斜距为R的目标反射回来的再被雷达接收的回波信号的功率[4]。雷达回波信号功率与雷达发射功率、雷达与目标的距离、雷达天线增益、目标平均散射截面积、总损耗等因素有关。雷达回波功率仿真数学模型为:式中,Pt为雷达发射机峰值功率;Gt为目标方向雷达发射天线增益;Gr为目标方向雷达接收天线增益;D为雷达抗干扰改善因子;R为目标与雷达距离;Lr为雷达的综合损耗;σ为目标的雷达截面积;λ为雷达工作波长。

2.1.2雷达检测信噪比

在雷达抗干扰试验中,雷达面临的目标和环境复杂,能否检测到目标回波,主要取决于检测时的信噪比。雷达检测信噪比由多方面因素综合决定,其中噪声包括接收机噪声、杂波和干扰信号功率。综合信噪比S/N的数学模型为:式中,S为回波信号功率;Nr为接收机噪声;Nc为杂波;Nj为干扰信号功率。

2.1.3副瓣对消抗干扰改善因子

副瓣对消基本原理是利用主阵干扰信号和辅助阵干扰信号之间的相关性,将主阵干扰信号对消掉。由于相关性,对辅助阵接收到的干扰信号适当加权,可以产生一个与主阵干扰信号很“相似”的干扰信号。将主阵输出信号与辅助阵输出信号相减,主阵干扰信号的作用就会大大减弱,从而达到对消干扰。副瓣对消抗干扰改善因子(干扰对消比,DJCR)定义为:式中,SNR1为采用副瓣对消时雷达输出信噪比;SNR2为未采用副瓣对消后系统输出信噪比。

2.2仿真过程

在建立数学模型的基础上,进行仿真流程设计:输入各项参数(包括雷达系统、目标、干扰机系统参数),分别计算信号功率、干扰功率和综合信噪比,并得出信噪比与目标距离之间的关系表和关系曲线图。通过分析各个参数以及曲线之间的关系,进而分析雷达抗干扰的效果,如图3所示。在远距离支援干扰条件下,采用先验模型计算宽带阻塞式、窄带瞄准式噪声干扰对雷达系统探测能力的影响。

2.3仿真模型的有效性检验

当抗干扰试验积累了大量的外场飞行试验数据时,可利用已有的(实际飞行试验的)试验数据,与仿真结果进行分析比较。仿真试验结果与飞行试验结果的误差在允许范围内,即在统计意义上相一致时,可认为数学模型有效[5]。一致性检验方法有判断比较法、假设检验法、灵敏度分析法和时间序列分析法等。经过有效性验证的仿真模型,可对雷达试验可靠性评定进行有效互补[6]。

3实例分析

防空导弹跟踪制导雷达采用副瓣对消,对抗远距离支援干扰,目标雷达截面积(RCS)为2m2,从雷达阵面法线方向进入。

3.1飞行试验结果

共进行2架次6航次抗干扰飞行试验,试验结果统计处理如表1所示。

3.2仿真试验结果

根据2.1节的数学模型和2.2节的仿真流程编制仿真计算软件,雷达参数设定及干扰机参数设定参考被试雷达及干扰机参数。雷达系统的主要参数包括法向最大增益、第一副瓣增益、雷达中心频率、接收机噪声、雷达系统综合损耗。干扰机参数包括:干扰机功率、干扰天线增益、干扰机综合损耗、干扰机中心频率等。参数输入界面如图4所示。

对部分仿真结果进行统计处理,如表2所示。

从表1、表2可以看出,远距离支援干扰对跟踪制导雷达检测的信噪比影响较大,对于RCS为2m2的目标,可将雷达的探测距离从200km压制到100km,采用副瓣对消抗干扰措施后,抗干扰改善

因子大于10dB,可以有效对抗远距离支援干扰。在200km以内,干扰对跟踪制导雷达的探测距离几乎没有影响。由此可见,副瓣对消抗干扰措施对掩护式噪声干扰有很强的抗干扰能力。

3.3仿真试验结果与飞行试验结果的一致性检验

应用仿真试验结果,与外场飞行试验结果进行分析、比较,综合评估雷达的性能指标,必须对数学仿真结果和外场试验结果进行一致性检验。一致性检验是利用外场试验得到的有限信息资源,验证仿真模型的有效性的最直接方法。在相同的距离段内,对部分雷达测量结果和仿真结果统计如图5所示。本例中采用比较法、相关系数法进行检验。计算仿真数据与试验数据的相关系数:式中C12为仿真数据与试验数据的协方差;C1为仿真数据的均方差;C2为试验数据的均方差。

计算得:R=0.961,两组数据有较好的相关性,仿真结果和试验结果的一致性较好。

4结束语

在跟踪制导雷达抗干扰试验过程中,采用了外场飞行试验与内场仿真试验相结合的一体化试验方法,即将外场飞行试验和内场数学仿真试验相结合,充分利用多种信息来源,使试验手段不断完善、试验效率得到提高、试验结果更加可靠。通过外场飞行试验对跟踪制导雷达的探测功能及抗有源干扰性能进行检验,通过内场功能仿真分析,增加了试验样本数,有效提高了靶场试验结果评定的置信水平。限于篇幅,对本文未涉及的抗干扰措施,也可采用本文提出的一体化试验方法进行评估,有效解决跟踪制导雷达抗干扰性能评估的难题。

摘要：为检验防空导弹跟踪制导雷达的抗干扰性能,充分反映雷达的作战使用效能,本研究设计了针对跟踪制导雷达抗干扰的外场飞行试验方案,深入研究了内场抗干扰功能仿真试验方法,采用外场飞行试验和内场仿真试验相结合的方法,为评估雷达的抗干扰性能提供确凿可靠的信息,从而提高试验鉴定结果的置信度。

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