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雷达抗干扰

[拼音]:leida kangganrao

[外文]:radar antijamming

无论战时或战前,军用雷达都处于电子对抗环境中。对方通过电子侦察测定雷达辐射的有关参数,以便战时有针对性地对雷达实施电子干扰或用反辐射导弹等加以摧毁,防止或减少雷达取得己方目标的有用信息(见雷达对抗)。军用雷达则应具备电子防护手段,以保证战时能有效地获取目标信息(发现目标与测定目标参数)。抗干扰就是电子防护的重要内容。

发展概况

第二次世界大战时,在地面防空、海战、空战中广泛使用雷达(如用于警戒、炮火控制、探照灯控制等),促进了雷达干扰技术的发展。战争后期,普遍使用噪声调幅干扰机、铝箔条和二者的混合干扰,从而又促进了雷达抗干扰技术的发展。除雷达频段向微波波段扩展以增强抗干扰能力外,还出现了许多其他抗干扰技术。这些抗干扰技术包括:雷达工作频率的跳变;有风速补偿的动目标显示;视频信号积累器;脉冲宽度、幅度鉴别电路;采用各种自动增益控制技术或对数放大器,以防止接收机过载和减少虚警;天线旁瓣匿影器;脉冲压缩等。50年代初期,军用雷达已普遍采用变频速度为秒级的机械变频技术和动目标显示技术。50年代后期至60年代,单脉冲、脉冲压缩、频率分集、旁瓣匿影和抑制调频干扰的一些技术已在雷达中应用。70年代以来,以行波管、行波速调管、前向波放大器、微波功率晶体三极管等作发射机末级放大器的雷达,变频范围达到6%~14%。在发射周期间捷变频、寻找干扰频段空隙瞬时躲避干扰的自适应捷变频技术已普遍采用。对于难以用变频躲避的快速宽带扫频干扰,许多雷达采用宽带限幅后再匹配接收的非线性处理方法。有些雷达已采用相干旁瓣对消技术,对干扰机的方位、仰角实现定向的无源技术。复杂的编码发射波形如线性调频、相位编码等也得到普遍应用。相控阵体制使雷达频率、脉宽、重复频率、波束指向和扫描速率更有随机性。雷达采取几个重复周期变频一次,或采取程序化的重复周期间变频并利用大容量存储器,把几个周期的回波存储起来,选择同发射频率的回波进行动目标显示滤波处理,已可解决雷达捷变频与动目标显示的兼容问题。

干扰威胁

雷达与一般无线电设备相比更易受到干扰,因为目标散射的能量微弱,不大的干扰能量就能超过它。对于搜索雷达,对方主要是用杂乱信号或假目标扰乱雷达操纵员的观测,造成雷达测距、测角、测速的误差;或使操纵员无法观测和使自动化目标检测的计算机过载,从而破坏雷达对目标的检测。对于跟踪雷达,则使其跟踪假目标,从而丢失对真正目标的跟踪。干扰按性质分为消极干扰和积极干扰两种。

(1)消极干扰:又称无源干扰,靠反射或吸收雷达的辐射能量使雷达观测目标困难(见雷达无源干扰技术)。反射的办法如投放长度为雷达半波长左右的小束金属箔条、敷金属膜的介质和其他反射体等。当少量投放时,投放的瞬间其回波类似飞机回波,借以欺骗执行炮火控制任务的跟踪雷达;当大批投放时,可形成杂波走廊,对目标起掩护作用。

(2)积极干扰:又称有源干扰,用干扰发射机产生干扰能量,可分为压制性和欺骗性干扰两类(见雷达有源干扰样式)。压制性干扰的主要目的是妨碍雷达对目标的检测,包括瞄准式噪声干扰、阻塞式噪声干扰、扫频干扰、脉冲干扰、连续波干扰等。欺骗性干扰的目的是使雷达对假目标进行检测或跟踪,从而作出错误的判断。

雷达的干扰环境

空袭中对雷达施放的干扰有自卫式、护航式、远方掩护式等方式,各有不同的用途和特点。自卫式干扰是由攻击飞机自身携带的干扰器材和设备所施放的干扰,旨在保护本身不被雷达发现或不被武器控制雷达所跟踪。飞机的主要任务是攻击,因此所带的干扰机和消极干扰器材只占飞机载荷的较小部分,一般只能携带对飞机威胁最大的雷达频段的干扰设备。由于自卫式干扰能力有限,在轰炸机和战斗轰炸机的编队中往往配备一定数量专门携带干扰设备的飞机以掩护其他飞机,或彼此携带不同频段干扰设备以互相掩护。只有当掩护者与被掩护者间的距离保持在雷达的同一角度分辨单元内,护航式干扰才能奏效。远方掩护式干扰是为了补救自卫式和护航式干扰之不足,由一些专门装载干扰设备的飞机,在远离敌方的安全地区进行干扰,其干扰频段较宽、强度较大。但是,因掩护者与被掩护者不在同一地区,常是从雷达天线旁瓣对雷达进行干扰。

抗干扰方法

对付高斯噪声干扰的最佳接收方法是采用匹配滤波器(见检测理论)。强干扰时,处理后的信号干扰比约为2E/N0。式中E为收到的雷达信号能量;N0为噪声干扰频谱密度。增大发射信号能量、使用高增益发射天线、采用宽频带工作,都能提高抗干扰性能。单部雷达的抗干扰能力有限;若以多种不同频段雷达组成雷达网,则易对付机载干扰设备的干扰。最佳策略是把雷达频率分布于尽可能宽的频带,以躲避干扰。如无法躲避,则可迫使干扰机功率分散于雷达频段内,从而降低每赫兹的噪声干扰功率强度。网中雷达采用的扩展频谱信号、频率分集、频率捷变,都是为达到此目的而采取的有效措施。采用分辨力高的方位、仰角接收波束,可使护航式干扰难以互相掩护。低旁瓣天线可以减少受干扰的角域,对任何干扰均有效。采用天线增益大于雷达主天线旁瓣增益的宽波束辅助天线,能使信号与主天线信号进行比较,如旁瓣匿影器,可进一步抑制旁瓣来的脉冲干扰。有自适应功能的相干旁瓣对消器,能进一步抑制包括噪声干扰在内的高占空比干扰。抗干扰效果取决于干扰机的数目、空间分布和对消器的环数。对付用M型返波管产生的宽带快速扫频干扰,采用宽带接收和限幅后匹配滤波的技术,是有效的抑制措施。对于以倍频程工作的行波管产生欺骗雷达的回答干扰,雷达不能靠变频来回避,但采用随机变化的参数(如脉宽、重复周期、波束扫描速率等)、复杂而宽带的发射波形(如线性调频、二相码、四相码等)的方法却能避免这种干扰,在一个发射周期内独立完成参数测量和控制方法以及利用目标回波与干扰信号在延时、距离变化率等方面的差异进行数据处理等,也可以获得较好的抗干扰效果。压制式干扰,往往会使雷达接收系统饱和过载。因此,接收机内应具有防止饱和和过载的各种自动增益控制电路和恒虚警率措施。传输和处理信号的各环节,如发射机、天线、接收放大器、信号处理和数据处理等都可实施抗干扰技术。好的雷达基本设计(宽频带、低天线旁瓣、大的接收系统动态范围等),隐蔽的发射波形,各参数如时间、空间、频率、天线极化等的分辨力和选择性的提高,是保证和提高雷达抗干扰能力的基础。

参考书目
  1. S.L.Johnston,Radar Electronic Countercounter-measures, Artech House,Dedham,1979.

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文章名称:《雷达抗干扰》
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