現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)分析與設(shè)計(陳伯孝)第7章

1、1 1 7.1 干擾的主要類型干擾的主要類型 7.2 遮蓋性干擾遮蓋性干擾 7.3 欺騙性干擾欺騙性干擾 7.4 無源干擾無源干擾 7.5 雷達(dá)抗干擾的主要措施雷達(dá)抗干擾的主要措施 7.6 低副瓣、低副瓣、 超低副瓣天線技術(shù)超低副瓣天線技術(shù) 7.7 副瓣對消副瓣對消(SLC) 7.8 旁瓣消隱旁瓣消隱(SLB) 7.9 頻率捷變頻率捷變 7.10 基于譜特征的箔條干擾識別方法基于譜特征的箔條干擾識別方法第7章 干擾與抗干擾技術(shù)2 2 雷達(dá)對抗是電子對抗的一個重要組成部分，它由兩個方面組成：一方面，敵對雙方采取各種手段獲取對方的雷達(dá)信息和部署情報，進(jìn)而擾亂和破壞對方雷達(dá)的正常工作，通常把前者稱為

2、雷達(dá)偵察，而把后者稱為雷達(dá)干擾；另一方面，敵對雙方采取種種措施隱蔽己方雷達(dá)的信息和部署，并設(shè)法使己方雷達(dá)消除或減弱對方干擾的影響，通常把前者稱為雷達(dá)反偵察，而把后者稱為雷達(dá)抗干擾?，F(xiàn)代雷達(dá)必須具有良好的抗干擾措施，否則在現(xiàn)代戰(zhàn)爭復(fù)雜的電磁環(huán)境中將無法發(fā)揮作戰(zhàn)效能。3 3雷達(dá)的干擾和抗干擾是一對矛盾的兩個方面。有雷達(dá)就有干擾，有干擾又必然有抗干擾。一種新型雷達(dá)的出現(xiàn)就會引出一些新的干擾技術(shù)，而新的干擾技術(shù)又必然促使新的抗干擾措施的產(chǎn)生，從而促使干擾技術(shù)和抗干擾技術(shù)向前發(fā)展。所以，干擾與抗干擾是相對的，沒有不能干擾的雷達(dá)，也沒有不能對抗的干擾。任何雷達(dá)都是可以干擾的，任何干擾也都是可以對抗的。隨著

3、雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)的干擾和抗干擾將會出現(xiàn)更加復(fù)雜、更加激烈的對抗局面。干擾嚴(yán)重影響雷達(dá)的工作，主要體現(xiàn)在(1)使雷達(dá)接收機(jī)飽和，妨礙雷達(dá)正常工作；(2)極大地降低雷達(dá)的威力范圍；4 4(3)檢測到大量假目標(biāo)，使雷達(dá)航跡數(shù)據(jù)處理計算機(jī)過載。本章首先介紹雷達(dá)干擾的類型和特征，然后介紹雷達(dá)的常用抗干擾措施。重點介紹抗干擾的信號處理方法(如旁瓣對消、旁瓣匿隱等)及其性能；簡單介紹頻率捷變抗干擾技術(shù)。最后介紹反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)基于譜特征的箔條干擾識別方法。5 5廣義地講，雷達(dá)干擾是指一切破壞和擾亂雷達(dá)及相關(guān)設(shè)備正常工作的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)措施的統(tǒng)稱。雷達(dá)干擾的分類方法很多，如圖7.1所示，主要分為四類。7.1

4、 干擾的主要類型干擾的主要類型6 61.按照干擾能量的來源分類按照干擾能量的來源分類按照干擾能量的來源可將干擾信號分為兩類：有源干擾和無源干擾。(1)有源干擾，是指由輻射電磁波的能量產(chǎn)生的干擾，人為的有源干擾是利用專門的發(fā)射機(jī)，有意識地發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)某種電磁波，以擾亂或欺騙敵方電子設(shè)備的一種干擾。(2)無源干擾，是指利用非目標(biāo)的物體對電磁波的散射、反射、折射等現(xiàn)象產(chǎn)生的干擾。人為的無源干擾，就是采取一定的技術(shù)措施，改變電磁波的正常傳播條件，造成對電子設(shè)備的干擾。常用的無源干擾有箔條干擾、角反射體(拖掛在艦船外側(cè)的舷外干擾)。7 7圖7.1 雷達(dá)干擾的分類8 82.按照干擾的人為因素分類按照干擾的人

5、為因素分類按照干擾的人為因素可將干擾信號分為兩類：有意干擾和無意干擾。(1)有意干擾，是指由人為因素而有意產(chǎn)生的干擾。(2)無意干擾，是指由自然界或其它因素?zé)o意識產(chǎn)生的干擾。例如電離層對高頻地波雷達(dá)的干擾。本書將電波傳播路徑中客觀存在的無意干擾歸為雜波，并在第6章做了介紹。 9 93.按照干擾的作用機(jī)理分類按照干擾的作用機(jī)理分類按照干擾信號的作用機(jī)理可將干擾分為兩類：遮蓋性干擾和欺騙性干擾。(1)遮蓋性干擾，又叫做壓制性干擾，是使敵方電子系統(tǒng)的接收機(jī)過載、飽和或難以檢測出有用信號的干擾。最常用的方式是發(fā)射大功率噪聲信號，或在空中大面積投放箔條形成干擾走廊等。(2)欺騙性干擾，是指使敵方電子設(shè)備

6、或操作人員對所接收的信號真假難辨，以至產(chǎn)生錯誤判斷和錯誤決策的干擾。欺騙干擾的方式隱蔽、巧妙，且多種多樣。欺騙干擾效果示意圖如圖7.2所示。10 10圖7.2 欺騙干擾效果示意圖11 114.按照雷達(dá)、目標(biāo)、干擾機(jī)的空間位置關(guān)系分類按照雷達(dá)、目標(biāo)、干擾機(jī)的空間位置關(guān)系分類圖7.3所示為雷達(dá)、目標(biāo)、干擾機(jī)的空間位置關(guān)系。按照雷達(dá)、目標(biāo)、干擾機(jī)的空間位置關(guān)系，可將干擾信號分為遠(yuǎn)距離支援干擾(SOJ)、隨隊干擾(ESJ)、自衛(wèi)干擾(SSJ)和近距離干擾(SFJ)。12 12圖7.3 雷達(dá)、目標(biāo)、干擾機(jī)的空間位置關(guān)系分類13 13遠(yuǎn)距離支援干擾(SOJ)：干擾機(jī)遠(yuǎn)離雷達(dá)和目標(biāo)，通過輻射強(qiáng)干擾信號掩護(hù)目

7、標(biāo)。它的干擾信號主要是從雷達(dá)天線的旁瓣進(jìn)入接收機(jī)，一般采用遮蓋性干擾。隨隊干擾(ESJ)：干擾機(jī)位于目標(biāo)附近，通過輻射強(qiáng)干擾信號掩護(hù)目標(biāo)。它的干擾信號是從雷達(dá)天線的主瓣(ESJ與目標(biāo)不能分辨時)或旁瓣(ESJ與目標(biāo)可分辨時)進(jìn)入接收機(jī)，一般采用遮蓋性干擾。掩護(hù)運動目標(biāo)的ESJ具有同目標(biāo)一樣的機(jī)動能力。空襲作戰(zhàn)中的ESJ往往略微領(lǐng)前于其它飛機(jī)，在一定的作戰(zhàn)距離上還同時實施無源干擾。出于自身安全的考慮，進(jìn)入危險區(qū)域時的ESJ常由無人駕駛飛行器擔(dān)任。14 14自衛(wèi)干擾(SSJ)：干擾機(jī)位于目標(biāo)上，干擾的目的是使自己免遭雷達(dá)威脅。它的干擾信號是從雷達(dá)天線主瓣進(jìn)入接收機(jī)，一般采用欺騙性干擾，有時也采用遮

8、蓋性干擾。SSJ是現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)、艦艇、地面重要目標(biāo)等必備的干擾手段。近距離干擾(SFJ)：干擾機(jī)到雷達(dá)的距離領(lǐng)先于雷達(dá)到目標(biāo)的距離，通過輻射干擾信號掩護(hù)后續(xù)目標(biāo)。由于距離領(lǐng)先，干擾機(jī)可獲得寶貴的預(yù)先引導(dǎo)時間，使干擾信號頻率對準(zhǔn)雷達(dá)頻率，主要采用遮蓋性干擾。距離越近，進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾能量越強(qiáng)。由于自身安全難以保障，SFJ主要由投擲式干擾機(jī)和無人駕駛飛行器擔(dān)任。15 15遮蓋性干擾，又稱為壓制性干擾，就是用噪聲或類似噪聲的干擾信號遮蓋或淹沒有用信號，阻止雷達(dá)檢測目標(biāo)信息。它的基本原理是：任何一部雷達(dá)都有外部噪聲和內(nèi)部噪聲，雷達(dá)對目標(biāo)的檢測是在這些噪聲背景中以一定的概率準(zhǔn)則進(jìn)行的。7.2 遮蓋性

9、干擾遮蓋性干擾16 16一般來說，如果目標(biāo)信號功率S與噪聲功率N相比(信噪比S/N)，超過檢測門限D(zhuǎn)，則可以保證在一定虛警概率Pfa的條件下達(dá)到一定的檢測概率Pd，認(rèn)為可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，否則便認(rèn)為不可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。遮蓋性干擾就是使強(qiáng)功率干擾進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，盡可能降低信噪比，造成雷達(dá)對目標(biāo)檢測的困難。17 177.2.1 遮蓋性干擾的分類遮蓋性干擾的分類遮蓋性干擾按照干擾信號中心頻率fj、干擾帶寬Bj相對于雷達(dá)接收機(jī)中心頻率f0、帶寬Br的關(guān)系，分為瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾和掃頻式干擾。圖7.4給出了幾種遮蓋性干擾的示意圖。18 18圖7.4 瞄準(zhǔn)式干擾、阻塞式干擾和掃頻式干擾示意圖19 191.瞄準(zhǔn)式干擾

10、瞄準(zhǔn)式干擾一般瞄準(zhǔn)式干擾滿足(7.2.1) 瞄準(zhǔn)式干擾需先測出被干擾雷達(dá)的工作頻率f0，再把干擾機(jī)頻率調(diào)整到f0上，保證以較窄的Bj覆蓋Br，這一過程稱為頻率引導(dǎo)。瞄準(zhǔn)式干擾的主要優(yōu)點是在Br內(nèi)的干擾功率強(qiáng)，是遮蓋性干擾的首選方式；其缺點是對頻率引導(dǎo)的要求高，有時甚至是難以實現(xiàn)的。20202.阻塞式干擾阻塞式干擾阻塞式干擾一般滿足(7.2.2) 由于阻塞式干擾Bj相對較寬，對頻率引導(dǎo)精度的要求低，頻率引導(dǎo)設(shè)備簡單。此外，由于其Bj寬，便于同時干擾頻率分集雷達(dá)、頻率捷變雷達(dá)和多部不同工作頻率的雷達(dá)。其缺點是在Br內(nèi)的干擾功率密度低。21 213.掃頻式干擾掃頻式干擾掃頻式干擾一般滿足(7.2.3

11、)即干擾的中心頻率fj是以T為周期的連續(xù)函數(shù)。掃頻式干擾可對雷達(dá)造成周期性間斷的強(qiáng)干擾，掃頻范圍較寬，也能干擾頻率分集雷達(dá)、頻率捷變雷達(dá)和多部不同工作頻率的雷達(dá)。掃頻式干擾的掃頻頻率(或掃頻速率)應(yīng)大于雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率。同時，考慮到雷達(dá)系統(tǒng)的反應(yīng)時間，掃頻速度不能過快，即干擾頻帶掃過接收機(jī)帶寬的時間應(yīng)大于或等于接收機(jī)的響應(yīng)時間(約等于接收機(jī)帶寬的倒數(shù))。2222掃頻式干擾兼?zhèn)淞苏瓗闇?zhǔn)式干擾和寬帶阻塞式干擾的特點，通過動態(tài)掃描干擾頻帶，提高了干擾的功率利用率。掃頻式干擾的優(yōu)點是在較寬的頻帶上，獲得高功率密度的干擾，但其缺點是干擾具有不連續(xù)性。應(yīng)當(dāng)指出的是，實際干擾機(jī)可以根據(jù)具體雷達(dá)的載頻調(diào)制

12、情況，對上述基本形式進(jìn)行組合，如形成多頻點瞄準(zhǔn)式干擾、分段阻塞式干擾、掃頻鎖定式干擾等。23237.2.2 遮蓋性干擾的效果度量遮蓋性干擾的效果度量干擾效果表現(xiàn)為雷達(dá)或含有雷達(dá)的作戰(zhàn)系統(tǒng)由于受到干擾而造成的作戰(zhàn)性能的下降。以某種合理、定量的方法描述此作戰(zhàn)性能的下降稱為干擾的效果度量。因此，干擾的效果度量是作戰(zhàn)雙方都十分關(guān)心的重要問題。選擇何種指標(biāo)衡量雷達(dá)或含有雷達(dá)的作戰(zhàn)系統(tǒng)在電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)性能一直是人們討論的熱點。根據(jù)遮蓋性干擾的原理，目前對雷達(dá)本身作戰(zhàn)性能的度量指標(biāo)主要確定為檢測概率Pd，即在保持虛警概率不變的情況下，實施遮蓋性干擾前后Pd的絕對或相對變化。2424由于Pd是信噪比的函數(shù)，

13、所以也將這種遮蓋性干擾的效果度量方法簡稱為功率準(zhǔn)則。含有雷達(dá)的作戰(zhàn)系統(tǒng)很多，對它的干擾效果的度量方法統(tǒng)稱為作戰(zhàn)效能準(zhǔn)則，當(dāng)然該準(zhǔn)則還需要根據(jù)具體作戰(zhàn)系統(tǒng)、作戰(zhàn)目的進(jìn)行指標(biāo)的具體化，如空襲作戰(zhàn)的突防概率、攻擊的有效概率、飛機(jī)生存概率等。本書著重討論功率準(zhǔn)則。2525根據(jù)奈曼皮爾遜準(zhǔn)則，Pd是S/N的單調(diào)函數(shù)，其中S和N分別表示雷達(dá)接收機(jī)輸出端(通常為中放輸出端)的目標(biāo)回波信號功率和高斯噪聲功率(功率譜對應(yīng)于線性系統(tǒng)響應(yīng))。當(dāng)進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號為非高斯噪聲時，只要知道相同虛警概率下高斯噪聲干擾所需的干擾功率乘以一個修正因子，就可以得到非高斯噪聲干擾所需的功率。此外，可以通過一定的技術(shù)手段和設(shè)

14、備對Pd進(jìn)行實際的統(tǒng)計測量，也可通過對S、N的功率調(diào)整對Pd進(jìn)行控制。因此，功率準(zhǔn)則具有良好的合理性、可測性和可控性。2626根據(jù)檢測原理，S/N越低，Pd越小，有時盡管N已經(jīng)很大，但只要Pd0，在理論上，雷達(dá)對目標(biāo)總有一定的發(fā)現(xiàn)可能。因此，從遮蓋性干擾機(jī)設(shè)計的觀點，要求Pd0顯然是不合理的。根據(jù)作戰(zhàn)實際，國內(nèi)外普遍將Pd0.1作為遮蓋性干擾有效的標(biāo)準(zhǔn)，并將此時雷達(dá)接收機(jī)輸出端干擾信號功率Pj與目標(biāo)回波信號功率Ps的比值定義為壓制系數(shù)Ka，即(7.2.4)2727這里Ka是干擾信號調(diào)制樣式、干擾信號質(zhì)量、接收機(jī)頻率特性、信號處理方式等的綜合性函數(shù)。將功率準(zhǔn)則應(yīng)用于雷達(dá)的威力范圍，則將干擾機(jī)能夠

15、有效干擾的區(qū)域稱為有效干擾區(qū)Vj，并以對Vj的綜合評價函數(shù)E(Vj)作為干擾系統(tǒng)綜合干擾效果的考核標(biāo)準(zhǔn)(7.2.5)式中W(V)為空間評價因子，表示對于不同空間位置有效干擾的重要性。28287.2.3 噪聲干擾噪聲干擾噪聲干擾機(jī)發(fā)射一種類似噪聲的信號，使敵方雷達(dá)接收機(jī)的信噪比大大降低，難以檢測出有用信號或產(chǎn)生誤差。若干擾功率過大，接收機(jī)會出現(xiàn)飽和，有用信號完全被淹沒，實現(xiàn)電磁壓制作用。噪聲干擾的信號頻譜較窄時，可以形成窄帶瞄準(zhǔn)式干擾；當(dāng)噪聲干擾的頻譜很寬時又會形成寬帶阻塞式干擾，可以用來干擾頻率捷變雷達(dá)或同一頻帶內(nèi)的多部雷達(dá)。噪聲干擾從信號形式上又可分為射頻噪聲干擾、噪聲調(diào)幅干擾、噪聲調(diào)頻干擾

16、、噪聲調(diào)相干擾、噪聲脈沖干擾和組合噪聲干擾。29291.射頻噪聲干擾射頻噪聲干擾射頻噪聲干擾可以表示為(7.2.6) 式中Un(t)為瑞利分布噪聲；j(t)為相位函數(shù)，服從0，2均勻分布，且與Un(t)獨立；0為載頻，它遠(yuǎn)大于J(t)的譜寬，所以J(t)是一個窄帶高斯隨機(jī)過程，通常是低功率噪聲通過直接濾波和放大產(chǎn)生的。30302.噪聲調(diào)幅干擾噪聲調(diào)幅干擾噪聲調(diào)幅干擾是用噪聲對射頻信號調(diào)幅產(chǎn)生的，可表示為(7.2.7)式中U0、w0和j0分別為射頻信號的幅度、中心頻率和初始相位；調(diào)幅噪聲Un(t)是一個均值為零、方差為 分布區(qū)間為U0，的廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程；j0服從0，2均勻分布。噪聲調(diào)幅干擾信號

17、及其頻譜如圖7.5所示。31 31圖7.5 噪聲調(diào)幅干擾信號示意圖32323.噪聲調(diào)頻干擾噪聲調(diào)頻干擾噪聲調(diào)頻干擾是用噪聲對射頻信號進(jìn)行頻率調(diào)制而產(chǎn)生的，可表示為(7.2.8)式中，U0、w0和j0分別為射頻信號的幅度、中心頻率和初始相位；調(diào)頻噪聲信號u(t)為一個零均值的廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程，KFM為調(diào)頻系數(shù)；j0服從0，2p均勻分布。噪聲調(diào)頻干擾信號及其功率譜如圖7.6所示。3333圖7.6 噪聲調(diào)頻干擾信號示意圖34344.噪聲調(diào)相干擾噪聲調(diào)相干擾噪聲調(diào)相干擾是用噪聲對射頻信號進(jìn)行相位調(diào)制產(chǎn)生的，可表示為(7.2.9)式中U0、 w0和j0分別為射頻信號的幅度、中心頻率和初始相位；調(diào)相的噪聲

18、u(t)為零均值廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程，KPM為調(diào)相系數(shù)； j0服從0， 2p均勻分布。當(dāng)信號J(t)的有效相移為調(diào)制噪聲功率的均方根值)較小時，3535調(diào)相信號的能量主要集中在載波頻率上，載頻之外的其它頻率分量的能量很低，不適宜作為遮蓋干擾信號；當(dāng)有效相移足夠大時，載頻之外的其它頻率分量的功率較大，近似為噪聲調(diào)頻干擾的情況，適宜作為遮蓋干擾信號。36365.噪聲脈沖干擾噪聲脈沖干擾噪聲脈沖干擾是指時域離散的隨機(jī)脈沖信號，其幅度、寬度和時間間隙等參數(shù)都是隨機(jī)變化的。噪聲脈沖干擾可以采用限幅噪聲或偽隨機(jī)序列對射頻信號調(diào)幅的方法來產(chǎn)生。37376.組合噪聲干擾組合噪聲干擾噪聲脈沖干擾和連續(xù)噪聲調(diào)制干擾的

19、統(tǒng)計特性是不同的。如果在連續(xù)噪聲調(diào)頻干擾的基礎(chǔ)上隨機(jī)或周期地附加噪聲脈沖干擾，或交替使用噪聲脈沖干擾和連續(xù)噪聲調(diào)制干擾將形成組合噪聲干擾。組合噪聲干擾是非平穩(wěn)的，會明顯增加抗干擾的難度。3838欺騙性干擾可應(yīng)用于雷達(dá)、通信、光電等領(lǐng)域，但重點應(yīng)用在雷達(dá)和光電制導(dǎo)武器這類用于指示、跟蹤目標(biāo)的電子裝備上。7.3 欺騙性干擾欺騙性干擾3939壓制性干擾是通過降低雷達(dá)接收機(jī)信噪比使其難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，欺騙性干擾則是著眼于接收機(jī)的處理過程，使其失去測量和跟蹤真實目標(biāo)的能力，即欺騙性干擾要達(dá)到的目的是掩蔽真正的目標(biāo)，通過模擬真實信號，并加上合適的調(diào)制方式“制造”出假目標(biāo)，經(jīng)天線進(jìn)入到要干擾的雷達(dá)系統(tǒng)中，使敵方

20、雷達(dá)不能正確檢測真正的目標(biāo)，或不能正確地測量真實目標(biāo)的參數(shù)信息，從而迷惑和擾亂敵方系統(tǒng)對真實目標(biāo)的檢測和跟蹤。由于目標(biāo)的距離、角度和速度信息表現(xiàn)在雷達(dá)接收到的各種回波信號與發(fā)射信號在振幅、頻率和相位的相關(guān)性中，4040不同的雷達(dá)獲取目標(biāo)距離、角度、速度信息的原理不盡相同，而其發(fā)射信號的調(diào)制樣式又是與其采用的技術(shù)密切相關(guān)的，因此，實現(xiàn)欺騙干擾必須準(zhǔn)確地掌握雷達(dá)的工作方式和雷達(dá)發(fā)射信號的調(diào)制參數(shù)，才能制造出“逼真”的假目標(biāo)信號，達(dá)到預(yù)期的干擾效果。41 417.3.1 欺騙性干擾的分類欺騙性干擾的分類為了方便對欺騙性干擾分類，首先定義以下參數(shù)。設(shè)V為雷達(dá)對各類目標(biāo)的檢測空間，對于具有四維(距離、方

21、位、仰角和速度)檢測能力的雷達(dá)，V可以表示為V Rmin，Rmax，min，max，min，max，fd min，fd max， Si min，Si max(7.3.1) 式中Rmin、Rmax、min、max、min、max、fd min、fd max、Si min、Si max分別為雷達(dá)的最小和最大檢測距離，最小和最大檢測方位，最小和最大檢測仰角，最小和最大檢測的多普勒頻率，最小檢測信號功率和飽和輸入信號功率。理想的點目標(biāo)T僅為V中的某一個確定點：4242(7.3.2) 式中R、fd、St分別為目標(biāo)所在的距離、方位、仰角、多普勒頻率和回波功率。雷達(dá)能夠區(qū)分的V中兩個不同點目標(biāo)T1、T2的最

22、小空間距離V稱為雷達(dá)的空間分辨率：(7.3.3)其中R、fd分別稱為雷達(dá)的距離分辨率、方位分辨率、仰角分辨率和速度分辨率。一般雷達(dá)在能量上沒有分辨能力，因此其能量的分辨率與檢測范圍相同。4343在一般條件下，欺騙性干擾所形成的假目標(biāo)Tf也是V中的某一個或某一群不同于真實目標(biāo)T的確定點的集合，即(7.3.4) 對欺騙性干擾的分類主要采用以下兩種方法。1.根據(jù)假目標(biāo)根據(jù)假目標(biāo)Tf與真實目標(biāo)與真實目標(biāo)T在在V中參數(shù)信息的差中參數(shù)信息的差別分類別分類按這種分類方法進(jìn)行分類，主要有5種，如表7.1所示。其中Rf、f、f、 Sf分別為假目標(biāo)Tf在V中的距離、方位、仰角、多普勒頻率和功率。4444表7.1

23、欺騙性干擾根據(jù)假目標(biāo)Tf與真實目標(biāo)T在V中參數(shù)信息的差別分類45452.根據(jù)Tf與T在V中參數(shù)差別的大小和調(diào)制方式分類1)質(zhì)心干擾當(dāng)真、假目標(biāo)的參數(shù)差別小于雷達(dá)的空間分辨率，即時，雷達(dá)不能區(qū)分Tf與T為兩個不同目標(biāo)，而將真、假目標(biāo)作為同一個目標(biāo)來檢測和跟蹤。這時雷達(dá)檢測和跟蹤結(jié)果為位于真假目標(biāo)參數(shù)的能量加權(quán)質(zhì)心(重心)處，即(7.3.5)4646式中S是真實目標(biāo)的回波信號功率，Sf和Tf是假目標(biāo)的回波信號功率和在檢測信號V中的位置。2)假目標(biāo)干擾當(dāng)真、假目標(biāo)的參數(shù)差別大于雷達(dá)的空間分辨率，即時，雷達(dá)能夠區(qū)分Tf與T為兩個不同目標(biāo)，但可能將假目標(biāo)作為真實目標(biāo)檢測和跟蹤，從而造成虛警，也可能沒有發(fā)

24、現(xiàn)真實目標(biāo)而造成漏報。大量的虛警還可能造成雷達(dá)的檢測、跟蹤和其它信號處理電路的過載。47473)拖引干擾拖引干擾是一種周期性地從質(zhì)心干擾到假目標(biāo)干擾的連續(xù)變化過程，典型的拖引干擾過程如式(7.3.6)所示(7.3.6)4848在停拖時間段0，t1)內(nèi)，假目標(biāo)與真實目標(biāo)出現(xiàn)的空間和時間近似重合，雷達(dá)很容易檢測和捕獲。由于假目標(biāo)的能量高于真實目標(biāo)，捕獲后AGC電路將按照假目標(biāo)信號的能量來調(diào)整接收機(jī)的增益，以便對其進(jìn)行連續(xù)測量和跟蹤；在拖引時間段t1，t2)內(nèi)，假目標(biāo)與真實目標(biāo)在預(yù)定的欺騙干擾參數(shù)上逐漸分離，且分離的速度v在雷達(dá)跟蹤正常運動目標(biāo)時的速度響應(yīng)范圍 內(nèi)，直到假目標(biāo)與真實目標(biāo)的參數(shù)的差異達(dá)

25、到預(yù)定的程度Vmax(7.3.7)4949 由于在拖引前已經(jīng)被假目標(biāo)控制了接收機(jī)增益，而且假目標(biāo)的能量高于真實目標(biāo)，所以雷達(dá)的跟蹤系統(tǒng)很容易被假目標(biāo)拖引開，而拋棄真實目標(biāo)。拖引段的時間主要取決于最大誤差Vmax和拖引速度v；在關(guān)閉時間段t2，Tj)內(nèi)，欺騙式干擾關(guān)閉發(fā)射，使假目標(biāo)Tf突然消失，造成雷達(dá)跟蹤信號突然中斷。在一般情況下，雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)需要滯留和等待一段時間，AGC電路也需要重新調(diào)整雷達(dá)接收機(jī)的增益。如果信號重新出現(xiàn)，則雷達(dá)可以繼續(xù)進(jìn)行跟蹤。如果信號消失達(dá)到一定的時間，在雷達(dá)確認(rèn)目標(biāo)丟失后，才能重新進(jìn)行目標(biāo)信號的搜索、檢測和捕獲。關(guān)閉時間段的長度主要取決于雷達(dá)跟蹤中斷后的滯留和調(diào)整時間

26、。5050圖7.7為拖引干擾的后拖和前拖的拖引過程：1僅有回波，波門跟蹤在回波中心線上；2受干擾，波門偏向干擾信號；3波門被干擾信號拖走，丟失目標(biāo)；4波門被干擾拖至最遠(yuǎn)，干擾突然消失，波門重新搜索，波門出現(xiàn)在回波處。51 51圖7.7 波門的拖引過程示意圖52527.3.2 距離欺騙干擾距離欺騙干擾對脈沖雷達(dá)距離信息的欺騙主要是通過對接收到的雷達(dá)照射信號進(jìn)行時延、調(diào)制和放大并轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)的。由于單純距離質(zhì)心干擾造成的距離誤差較小，所以對脈沖雷達(dá)距離信息的欺騙主要采用距離假目標(biāo)干擾和距離波門拖引干擾。1.距離假目標(biāo)干擾距離假目標(biāo)干擾也稱為同步脈沖干擾。設(shè)R為真實目標(biāo)所在距離，經(jīng)雷達(dá)接收機(jī)輸出的回波

27、脈沖包絡(luò)時延tr2R/c。Rf為假目標(biāo)所在距離，則在雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)干擾脈沖包絡(luò)相對于雷達(dá)定時脈沖的時延應(yīng)為tf2Rf/c，當(dāng)其滿足RfRR時，便形成距離假目標(biāo)，如圖7.8所示。5353圖7.8 對脈沖雷達(dá)距離檢測的假目標(biāo)干擾5454通常，tf由兩部分組成，即其中是由雷達(dá)與干擾機(jī)之間距離Rj所引起的電波傳播時延，tf則是干擾機(jī)接收到雷達(dá)信號后的轉(zhuǎn)發(fā)時延。在一般情況下，干擾機(jī)無法確定Rj，所以 是未知的，主要控制時延tf，這就要求干擾機(jī)與被保護(hù)的目標(biāo)之間具有良好的空間配合關(guān)系，將假目標(biāo)的距離設(shè)置在合適的位置，避免發(fā)生假目標(biāo)與真實目標(biāo)的距離重合。因此，假目標(biāo)干擾多用于自衛(wèi)干擾，以便于同自身目標(biāo)配合。實

28、現(xiàn)距離假目標(biāo)干擾的方法很多。主要有采用儲頻技術(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)、采用頻率引導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)答式干擾機(jī)和采用鋸齒波掃頻技術(shù)的干擾機(jī)。55552.距離波門拖引干擾距離波門拖引干擾距離波門拖引干擾的假目標(biāo)距離函數(shù)Rf(t)可用式(7.3.8)表述。其中R為目標(biāo)所在距離；v和a分別為勻速拖引時的速度和勻加速拖引時的加速度。 (7.3.8)5656將上式轉(zhuǎn)換成距離波門拖引干擾的轉(zhuǎn)發(fā)時延tf為(7.3.9) 最大拖引距離Rmax為(7.3.10)5757 干擾機(jī)針對接收到的一個雷達(dá)回波信號，先發(fā)射一個對其放大的復(fù)制信號，使雷達(dá)跟蹤回路跟蹤干擾信號，然后干擾信號以均勻或連續(xù)遞增的速度增大時間延遲，雷達(dá)的跟蹤波門逐漸

29、遠(yuǎn)離真正的目標(biāo)。在合適的時間，停止干擾信號，造成雷達(dá)丟失目標(biāo)，最后測得的目標(biāo)位置產(chǎn)生很大的誤差，整個拖引過程如圖7.9所示。這種欺騙干擾方式稱做距離波門拖引(Range Gate Pull-Off，RGPO)。為了捕獲到波門，距離波門拖引一般需要06dB的干信比。實現(xiàn)距離波門拖引干擾的基本方法有：射頻遲延法和射頻儲頻法。5858圖7.9 干擾對距離波門的拖引過程示意圖59597.3.3 速度欺騙干擾速度欺騙干擾1.速度波門拖引干擾速度波門拖引干擾如果干擾機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)的目標(biāo)信號上調(diào)制一個偽多普勒頻移，用于模擬真實目標(biāo)的多普勒特征，使干擾信號進(jìn)入雷達(dá)速度跟蹤波門，由于干擾信號的功率大于真實目標(biāo)回波的功

30、率，雷達(dá)自動增益電路跟蹤干擾信號，然后干擾信號的多普勒頻率逐漸遠(yuǎn)離真實目標(biāo)的多普勒頻率，雷達(dá)速度跟蹤波門將逐漸遠(yuǎn)離真實目標(biāo)。合適的時間停止干擾信號，造成雷達(dá)丟失目標(biāo)，雷達(dá)將重新進(jìn)入搜索狀態(tài)，這就是速度波門拖引(Velocity Gate Pull-Off，VGPO)，如圖7.10所示。對半主動式的制導(dǎo)雷達(dá)實施速度波門拖引欺騙干擾，6060如果將速度波門拖入強(qiáng)地雜波頻率上，可使導(dǎo)引頭跟蹤到地雜波上，起到很好的躲避攻擊的效果。61 61圖7.10 對速度波門的拖引過程示意圖6262在實施速度波門拖引時，必須確定合適的拖引速度。一般來說，干擾信號的多普勒頻率fdj(t)的變化過程如下(7.3.11)

31、 最大的拖引速度取決于雷達(dá)速度跟蹤電路的設(shè)計。相對安全的方法是判斷雷達(dá)所跟蹤目標(biāo)的主要類型，目標(biāo)相對于雷達(dá)的最大加速度，一般不是出現(xiàn)在直線加速方向，而往往出現(xiàn)在轉(zhuǎn)彎過程中。因此，目標(biāo)最大的轉(zhuǎn)彎速率一般是設(shè)計雷達(dá)跟蹤電路的依據(jù)，也是實施速度波門拖引欺騙的依據(jù)。6363 圖7.11給出了VGPO干擾機(jī)的基本組成。接收天線收到對方雷達(dá)信號，通過下變頻和窄帶跟蹤濾波，得到包含多普勒頻移信息的雷達(dá)信號。根據(jù)速度欺騙的原則制定相應(yīng)的速度拖引程序，通過多普勒產(chǎn)生器生成多普勒頻率調(diào)制信號，控制移頻調(diào)制，產(chǎn)生相應(yīng)的干擾信號，并上變頻到載頻。干擾機(jī)發(fā)射天線將大功率的干擾信號照射到對方雷達(dá)接收天線上，實現(xiàn)速度欺騙干

32、擾。6464圖7.11 速度波門拖引干擾機(jī)的基本組成65652.假多普勒頻率干擾假多普勒頻率干擾假多普勒頻率干擾的基本原理是根據(jù)接收到的雷達(dá)信號，同時轉(zhuǎn)發(fā)與目標(biāo)回波多普勒頻率fd不同的若干個干擾信號頻移使雷達(dá)的速度跟蹤電路可同時檢測到多個多普勒頻率 (若干擾信號遠(yuǎn)大于目標(biāo)回波，由于AGC響應(yīng)大功率的信號，將使雷達(dá)難以檢測fd)，并且造成其檢測跟蹤的錯誤。假多普勒頻率干擾的干擾機(jī)組成如圖7.12所示，與速度波門拖引干擾時的主要差別是需要有n路載頻移頻器同時工作，以便同時產(chǎn)生多路不同移頻的干擾信號。6666圖7.12 產(chǎn)生多路假多普勒頻率干擾的干擾機(jī)組成67673.多普勒頻率閃爍干擾多普勒頻率閃爍

33、干擾多普勒頻率閃爍干擾的基本原理是在雷達(dá)速度跟蹤電路的跟蹤帶寬f 內(nèi)，以T為周期，交替產(chǎn)生fdj1、fdj2兩個不同頻移的干擾信號，造成雷達(dá)速度跟蹤波門在兩個干擾頻率之間擺動，始終不能正確、穩(wěn)定地捕獲目標(biāo)速度。由于速度跟蹤系統(tǒng)的響應(yīng)時間約為其跟蹤帶寬f的倒數(shù)，所以交替周期T選為(7.3.12) 多普勒頻率閃爍干擾的干擾機(jī)組成同速度波門拖引干擾，其中由干擾控制電路送給載頻移頻器的調(diào)制信號是分時交替的。68684.距離距離-速度同步欺騙速度同步欺騙對只有距離跟蹤或只有速度跟蹤能力的雷達(dá)，單獨采用距離欺騙或速度欺騙即可奏效。但是，對于具有距離-速度兩維信息同時測量跟蹤能力的雷達(dá)，只對其進(jìn)行一維信息欺

34、騙，或二維信息欺騙參數(shù)矛盾時，就可能被雷達(dá)識破，從而使干擾失效，因此對于具有距離-速度兩維信息同時測量跟蹤能力的雷達(dá)，如脈沖多普勒雷達(dá)，就需要距離-速度同步欺騙，即在進(jìn)行距離拖引干擾的同時進(jìn)行速度波門欺騙干擾。6969在勻速拖引和加速度拖引時的距離時延trj(t)和多普勒頻移fdj(t)的調(diào)制函數(shù)分別如下： (7.3.13) (7.3.14) 在欺騙的任意時刻，拖引的時延和多普勒頻移具有同一運動特征的對應(yīng)關(guān)系。70707.3.4 角度欺騙干擾角度欺騙干擾距離拖引欺騙和速度拖引欺騙只能在有限程度上破壞跟蹤雷達(dá)對目標(biāo)的跟蹤。因為，即使在距離拖引和速度拖引實施過程中，跟蹤雷達(dá)依然能夠獲得干擾發(fā)射機(jī)準(zhǔn)

35、確的角度跟蹤數(shù)據(jù)，除非此過程中產(chǎn)生了角度誤差，雷達(dá)才會進(jìn)入重新搜索截獲狀態(tài)。因此，為了使欺騙干擾有效，必須同時使用角度欺騙干擾?，F(xiàn)代雷達(dá)大多采用單脈沖測量技術(shù)。對于單脈沖跟蹤雷達(dá)，由于單脈沖跟蹤雷達(dá)跟蹤的是目標(biāo)回波相位波前的等相面，前面幾種欺騙方法失效，于是產(chǎn)生了一種交叉眼干擾(Cross Eye Jamming)。71 71這種干擾是指當(dāng)干擾機(jī)在偵收到雷達(dá)信號后，分別從分離一定距離的兩個發(fā)射機(jī)發(fā)射干擾信號，而且兩者相位相差180，使得在雷達(dá)天線處形成一個掃了一定角度的相位波前，由此破壞單脈沖雷達(dá)的角度跟蹤。但這種干擾方法要求干擾機(jī)的兩個發(fā)射天線分開一定距離，所以只能用在較大的載機(jī)或平臺上。7

36、272無源干擾主要是使偵察接收系統(tǒng)降低對目標(biāo)的可探測性或增強(qiáng)雜波。無源干擾與有源干擾相比較，無源干擾的最大特點是所反射的回波信號頻率和雷達(dá)發(fā)射頻率一致，使接收機(jī)在進(jìn)行信號處理時，7.4 無源干擾無源干擾7373無法用頻率選擇的方法消除干擾。此外，無源干擾還具有如下特點：能夠干擾各種體制的雷達(dá)，干擾的空域大，干擾的頻帶寬，無源干擾器材制造簡單，使用方便，干擾可靠等。無源干擾本身不產(chǎn)生電磁輻射，但包含能吸收、反射或散射電磁波的干擾器材(如金屬箔條、涂敷金屬的玻璃纖維或尼龍纖維、角反射器、涂料、煙霧、偽裝物等)，降低雷達(dá)對目標(biāo)的可探測性或增強(qiáng)雜波，使敵方探測器效能降低或受騙。7474干擾的效果輕者使

37、正常的規(guī)則信號變形失真，熒光屏圖像模糊不清，影響觀測；重者熒光屏上圖像混亂，甚至一片目標(biāo)，接收機(jī)飽和或過載。根據(jù)實施方法和用途不同，無源干擾技術(shù)包括反射器、箔條干擾、假目標(biāo)和誘餌等。下面重點介紹箔條干擾。箔條干擾是最早、應(yīng)用最廣泛的雷達(dá)對抗措施。歷次戰(zhàn)爭都已經(jīng)證明它是導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)非常有效的干擾手段，極大地降低了導(dǎo)彈攻擊命中率，特別對低距離分辨率雷達(dá)干擾效果尤為明顯。7575箔條大多使用半波長的振子，這種振子對電磁波的諧振、散射最強(qiáng)，材料最省。箔條干擾的實質(zhì)是在交變電磁場的作用下，箔條上感應(yīng)交變電流。根據(jù)電磁輻射理論，這個交變電流要輻射電磁波，即產(chǎn)生二次輻射，從而對雷達(dá)起無源干擾作用。在空間大

38、量隨機(jī)分布的箔條，所產(chǎn)生的散射對雷達(dá)造成干擾，其特性類似噪聲，遮蓋目標(biāo)回波。箔條的使用方式有兩種：一是在一定空域中大量投擲，形成寬數(shù)千米、長數(shù)十千米的干擾走廊，以掩護(hù)戰(zhàn)斗機(jī)群的通過，這時，雷達(dá)分辨單元中，箔條產(chǎn)生的回波功率遠(yuǎn)大于目標(biāo)的回波功率，雷達(dá)便不能發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)；7676另一種是飛機(jī)或艦船自衛(wèi)時投放箔條，這種箔條快速散開，形成比目標(biāo)大很多的回波，而目標(biāo)本身作機(jī)動運動，這樣雷達(dá)不再跟蹤目標(biāo)而跟蹤箔條。箔條能夠同時對不同方向、不同頻率的多部雷達(dá)進(jìn)行干擾，但是對具有速度處理能力的雷達(dá)(連續(xù)波、動目標(biāo)顯示、脈沖多普勒雷達(dá)等)來說，其干擾效果會下降。箔條干擾的技術(shù)指標(biāo)包括箔條的有效反射面積、頻率特

39、性、極化特性、頻譜特性、衰減特性、遮擋效應(yīng)以及散開時間、下降速度、投放速度、粘連系數(shù)、體積和重量等。這些指標(biāo)受各種因素影響較大，一般根據(jù)實驗來確定。77771.箔條的有效反射面積箔條的有效反射面積箔條干擾是大量隨機(jī)分布的箔條振子的響應(yīng)的總和。箔條總的有效反射面積等于箔條數(shù)乘以單根箔條的平均有效反射面積。而單根箔條的反射面積與其長度有關(guān)。研究表明，當(dāng)箔條的長度相當(dāng)于被干擾雷達(dá)工作波長的一半并處于諧振狀態(tài)時，箔條具有最大的雷達(dá)反射面積，此時單根箔條的平均有效反射面積為 (7.4.1)7878 設(shè)被掩護(hù)目標(biāo)的有效反射面積為t，則所投放的箔條彈內(nèi)的N根箔條散開后形成的箔條云的總有效反射面積N應(yīng)不小于被

40、掩護(hù)目標(biāo)的有效反射面積，即(7.4.2) 因而可得箔條數(shù)N為(7.4.3)7979 考慮到箔條本身的損壞及投放后相互之間的影響，N一般取為(7.4.4)80802.箔條的頻率響應(yīng)箔條的頻率響應(yīng)為了得到大的有效反射面積，通常采用半波長振子的箔條。但半波長箔條的頻帶很窄，只有中心頻率的15%20%。為了增加頻帶寬度，可以采用兩種方法。一是增大單根箔條的直徑或?qū)挾?，但是帶寬的增加量有限，且容易帶來重量、體積和下降速度等問題；二是采用不同長度的箔條混合包裝，為了便于生產(chǎn)，每包中箔條長度的種類不宜太多，以58種為宜。81 813.箔條干擾的極化特性箔條干擾的極化特性短箔條在空間投放以后，由于本身所受重力

41、和氣候的影響，在空間將趨于水平取向且旋轉(zhuǎn)地下降，這時箔條對水平極化雷達(dá)的回波強(qiáng)，而對垂直極化雷達(dá)信號反射很小。為了使箔條能夠干擾垂直極化的雷達(dá)，可以在箔條的一端配重，使箔條降落時垂直取向，但下降速度變快，并且在箔條投放一段時間以后，箔條云出現(xiàn)兩層，上邊一層為水平取向，下邊一層為垂直取向，時間越長，兩層分開的越遠(yuǎn)。但在飛機(jī)自衛(wèi)情況下，剛投放時，受飛機(jī)湍流的影響，箔條取向可以達(dá)到完全隨機(jī)、能夠干擾各種極化的雷達(dá)。8282長箔條(長度大于10 cm)在空中的運動規(guī)律可以認(rèn)為是完全隨機(jī)的，能夠?qū)Ω鞣N極化雷達(dá)實施干擾。箔條云的極化特性還與雷達(dá)波束的仰角大小有關(guān)。在90仰角時，水平取向的箔條對水平極化和垂

42、直極化雷達(dá)的回波差不多，但在低仰角時，對水平極化雷達(dá)的回波比對垂直極化雷達(dá)的回波要強(qiáng)得多。83834.箔條云的時間特性箔條云的時間特性箔條云的形成時間是從發(fā)射箔條彈起到箔條云形成后達(dá)到戰(zhàn)術(shù)要求規(guī)定的雷達(dá)散射截面所經(jīng)過的時間。箔條彈被發(fā)射到空中剛爆炸后，箔條云密度逐漸減小，雷達(dá)反射截面積逐漸增大，其空間分布是不均勻且時變的，這個階段的箔條稱為“未成熟箔條”；經(jīng)過一段時間的擴(kuò)散，箔條云密度逐漸趨于穩(wěn)定，空間分布比較均勻，有效反射截面積差不多達(dá)到最大，此時的箔條稱為“成熟箔條”，這時的箔條云才真正具有干擾力。84845.箔條云的頻譜特性箔條云的頻譜特性箔條從被投放到成為成熟的箔條云團(tuán)是一個擴(kuò)散過程，

43、由于箔條云是由數(shù)目繁多且速度隨機(jī)分布的單個箔條構(gòu)成，所以對整個箔條云團(tuán)的擴(kuò)散速度的計算只能在統(tǒng)計意義下進(jìn)行。箔條云投放空中后，通常認(rèn)為其整體的擴(kuò)散運動主要是由重力影響造成的下降運動和單個箔條的轉(zhuǎn)動以及受風(fēng)速影響產(chǎn)生的水平運動共同構(gòu)成的。通常箔條云的垂直下降運動和單個箔條的轉(zhuǎn)動對箔條云的頻譜寬度貢獻(xiàn)很小。箔條云團(tuán)的頻譜寬度主要取決于它的水平擴(kuò)散運動，受當(dāng)時環(huán)境中風(fēng)速變化的影響箔條云團(tuán)的水平速度分量總是有一定的分布，8585而且不同的箔條由于受到的雷達(dá)照射角度不同，產(chǎn)生的多普勒頻移也不相同，這些因素引起了箔條云頻譜的展寬效應(yīng)。大量文獻(xiàn)資料中指出，當(dāng)箔條云成熟之后，在相對較短的時間內(nèi)，箔條云的擴(kuò)散過

44、程可以近似看作是一個平穩(wěn)過程，箔條云團(tuán)在擴(kuò)散過程中的速度分布可采用高斯分布概率密度函數(shù)來近似描述： (7.4.5)8686其中，vc是箔條云的速度；vc是箔條云的平均速度；c為速度的均方根值，反映了箔條云速度由于受當(dāng)時環(huán)境各方面因素影響的速度起伏分布水平；vc主要決定箔條云的頻譜中心位置，而譜寬則取決于c，如果c越大則箔條云的頻譜寬度也越寬。87876.箔條的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用箔條的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，箔條的應(yīng)用主要有：(1)用于在主要攻擊方向上形成干擾走廊，以掩護(hù)目標(biāo)接近重要的軍事目標(biāo)，或制造假的進(jìn)攻方向；(2)用于洲際導(dǎo)彈進(jìn)入大氣層時形成假目標(biāo)；(3)用于飛機(jī)自衛(wèi)、艦船自衛(wèi)時的雷達(dá)誘餌。8888現(xiàn)

45、代雷達(dá)必須采用有效的抗干擾措施。針對欺騙性干擾，一般采用波門保護(hù)、記憶、外推，短時間“靜默”等抗干擾措施。雷達(dá)抗干擾技術(shù)主要有：(1)低副瓣、超低副瓣天線技術(shù)。從天線結(jié)構(gòu)和工藝的角度，設(shè)計低副瓣、超低副瓣天線，減小從副瓣進(jìn)來的干擾信號的功率。7.5 雷達(dá)抗干擾的主要措施雷達(dá)抗干擾的主要措施8989(2)旁瓣對消。針對連續(xù)波干擾，增加若干個輔助天線，利用輔助天線與主天線接收的干擾信號的相關(guān)性，在雷達(dá)工作的休止期采集干擾信號的樣本，并計算權(quán)值，通過對輔助天線接收信號加權(quán)求和后再與主天線接收信號相減，從而達(dá)到抑制干擾的目的。(3)旁瓣消隱(也稱旁瓣匿隱)。針對脈沖干擾，利用輔助天線(匿隱天線)接收信

46、號的強(qiáng)度與主天線接收的信號強(qiáng)度進(jìn)行比較，從而達(dá)到抑制干擾的目的。(4)自適應(yīng)干擾置零。針對陣列天線，在數(shù)字波束形成過程中，在干擾方向形成“零點”，使得陣列在干擾方向的增益為零，即通過空域濾波，從而達(dá)到抑制干擾的目的。9090(5)頻率捷變。針對一些存儲、轉(zhuǎn)發(fā)式干擾，需要對接收的雷達(dá)信號進(jìn)行調(diào)制后再發(fā)射出去，需要一定的延時，因此，可以通過頻率捷變的工作方式達(dá)到抑制干擾的目的。(6)脈間波形捷變。過去雷達(dá)只采用單一波形，容易受到干擾。現(xiàn)代雷達(dá)的波形產(chǎn)生靈活，可以在每個脈沖之間發(fā)射不同的波形，這樣有利于對抗轉(zhuǎn)發(fā)式假目標(biāo)干擾。(7)基于譜特征的箔條干擾識別方法。針對海面目標(biāo)為了防止反艦導(dǎo)彈的攻擊，經(jīng)常

47、施放箔條干擾。由于箔條干擾在風(fēng)和重力作用下多普勒譜存在展寬的現(xiàn)象，因此，可以通過增加相干積累時間，利用箔條干擾的譜特征來識別是箔條干擾還是目標(biāo)。91 91除自適應(yīng)數(shù)字波束形成的干擾置零技術(shù)將在第10章“相控陣?yán)走_(dá)與數(shù)字陣列雷達(dá)”中介紹外，其它抗干擾技術(shù)將在本章后續(xù)幾節(jié)中進(jìn)行介紹。92927.6.1 截獲因子與低截獲概率雷達(dá)截獲因子與低截獲概率雷達(dá)低副瓣、超低副瓣天線技術(shù)是屬于實現(xiàn)低截獲概率(Low Probability of Interception，LPI)雷達(dá)的一種技術(shù)途徑。LPI理論的探索始于20世紀(jì)70年代末，1983年英國倫敦大學(xué)的J.R Forest首次引入LPI雷達(dá)方程。從那以

48、后，世界各國都在探索LPI雷達(dá)。LPI雷達(dá)可定性地理解為“雷達(dá)在探測到敵方目標(biāo)的同時，敵方截獲到雷達(dá)信號的概率最小”。7.6 低副瓣、超低副瓣天線技術(shù)低副瓣、超低副瓣天線技術(shù)9393如圖7.13所示，為躲避截獲接收機(jī)的偵察，雷達(dá)的探測距離Rr必須比截獲接收機(jī)的截獲距離RI遠(yuǎn)。為了定量分析低截獲概率雷達(dá)的LPI性能，施里海爾(D.C Schleher)提出了截獲概率因子的概念，(7.6.1) 其中，RI為偵察接收機(jī)能發(fā)現(xiàn)雷達(dá)輻射信號的最大截獲距離，Rr為雷達(dá)對偵察接收機(jī)平臺的最大探測距離。從截獲概率因子的定義可以看出，當(dāng)1時，電子偵察設(shè)備的截獲接收機(jī)可以檢測到雷達(dá)的存在而雷達(dá)不能發(fā)現(xiàn)截獲接收機(jī)平

49、臺目標(biāo)，此時偵察設(shè)備占優(yōu)勢，雷達(dá)有被干擾和摧毀的危險；9494而當(dāng)1時，雷達(dá)能發(fā)現(xiàn)截獲接收機(jī)平臺目標(biāo)而截獲接收機(jī)不能檢測到雷達(dá)的存在，此時雷達(dá)占優(yōu)勢，這種雷達(dá)被稱為LPI雷達(dá)或“寂靜”雷達(dá)。越小，雷達(dá)的LPI性能越佳。但需要說明的是，LPI雷達(dá)是針對某種截獲設(shè)備而言的，對另一種截獲設(shè)備就不一定是LPI或“寂靜”的了。9595圖7.13 雷達(dá)、目標(biāo)與截獲接收機(jī)之間的關(guān)系9696下面用具體的公式推導(dǎo)來討論截獲因子與雷達(dá)相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，從中分析影響截獲因子的主要因素。自由空間中雷達(dá)作用距離方程為(7.6.2)其中Pt為雷達(dá)的發(fā)射功率，Gt為雷達(dá)發(fā)射天線的增益，Gr為雷達(dá)接收天線的增益，為發(fā)射信號的波

50、長，為目標(biāo)的雷達(dá)反射截面積，Lr為雷達(dá)的損耗因子，Sr為雷達(dá)接收機(jī)的靈敏度。 9797自由空間中偵察接收機(jī)截獲雷達(dá)信號的距離方程為：(7.6.3)其中LI為平臺偵察接收機(jī)的系統(tǒng)損耗因子，SI為平臺偵察接收機(jī)靈敏度，GI為偵察天線增益，GrI為雷達(dá)發(fā)射天線在偵察平臺方向上的增益。9898對于收發(fā)共用天線的雷達(dá)系統(tǒng)GtGr，當(dāng)給定雷達(dá)的最大作用距離Rrmax值時，把式(7.6.2)和式(7.6.3)代入式(7.6.1)，可得到截獲因子(7.6.4)99997.6.2 低副瓣、超低副瓣天線技術(shù)低副瓣、超低副瓣天線技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，為了提高雷達(dá)的探測性能和目標(biāo)參數(shù)測量精度，通常雷達(dá)天線主波束寬度都

51、很窄。因此，偵察系統(tǒng)要想從雷達(dá)天線主波束方向截獲雷達(dá)信號是很困難的，偵察截獲的概率也很低。但是，除了很窄的主波束外，雷達(dá)還有占相當(dāng)大輻射空間的天線旁瓣，這為偵察系統(tǒng)提供了偵察截獲雷達(dá)信號的有利條件。由式(7.6.4)可得(7.6.5)100100 低截獲概率設(shè)計對雷達(dá)天線旁瓣電平提出了很高的技術(shù)指標(biāo)，在天線理論上，天線副瓣電平低于30 dB者稱為低副瓣天線，低于40 dB者稱為超低副瓣天線。雷達(dá)天線旁瓣電平越低，則偵察系統(tǒng)要想達(dá)到相同的偵察距離就必須提高偵察接收機(jī)靈敏度，這就增加了偵察系統(tǒng)的設(shè)計制造難度。式(7.6.5)中，Gt是雷達(dá)天線的增益，說明雷達(dá)主瓣增益的增加可以獲得截獲因子的改善；G

52、I是平臺偵察接收機(jī)天線在被偵察雷達(dá)方向的增益。當(dāng)雷達(dá)旁瓣或副瓣被截獲時，約正比于雷達(dá)副瓣增益的平方根，因此降低副瓣增益可以改善截獲因子。101101假如雷達(dá)副瓣增益(第一副瓣電平)為3040 dB，那么就可為提供1520 dB的改善。從時空域上講，雷達(dá)天線主瓣增益越高、副瓣電平越低、波束寬度越窄，那么為敵方截獲雷達(dá)提供的時間就越短，從而截獲概率就越低。1021027.7.1 SLC的工作原理的工作原理自適應(yīng)天線旁瓣對消是一種常用的雷達(dá)抗有源干擾的技術(shù)。雷達(dá)接收天線的主瓣很窄，且增益很高，具有極強(qiáng)的方向性，所以有源干擾信號從接收天線的主瓣進(jìn)入的概率較??；而天線的旁瓣很寬，則干擾信號極易從接收天線

53、的旁瓣進(jìn)入。為了抑制干擾，通常旁瓣增益都很低，但當(dāng)雷達(dá)處于極強(qiáng)的有源干擾環(huán)境時，干擾信號可能淹沒目標(biāo)信號，從而導(dǎo)致雷達(dá)不能正常工作。7.7 副瓣對消副瓣對消(SLC) 103103旁瓣對消器就是利用輔助天線接收的干擾信號來壓低通過主天線或相控陣天線旁瓣方向進(jìn)來的定向干擾。在雷達(dá)接收天線(以下稱為主天線)的附近安裝若干個輔助天線，輔助天線的主瓣很寬，增益與主天線的平均旁瓣相當(dāng)，為弱方向性或無方向性天線。當(dāng)存在旁瓣干擾時，主天線接收的干擾信號的幅度與輔助天線接收的干擾信號的幅度相當(dāng)。由于各天線的空間位置不同，所以接收的干擾信號的相位存在由波程差導(dǎo)致的固定相移。利用各天線接收的干擾信號，通過一定的自

54、適應(yīng)算法，得到N個輔助天線的加權(quán)系數(shù)Wi(i1，2，N)。104104輔助天線信號經(jīng)加權(quán)求和后，再與主天線接收的干擾信號相減，使得主通道的干擾輸出功率最小，從而達(dá)到干擾對消的目的。當(dāng)干擾變化時自適應(yīng)地調(diào)整權(quán)值，保持干擾輸出功率最小。典型的旁瓣對消系統(tǒng)如圖7.14(a)所示。輔助天線的加權(quán)系數(shù)通常是在雷達(dá)的休止期采樣一些干擾的樣本數(shù)據(jù)，然后利用適當(dāng)?shù)乃惴ㄓ嬎愣??？梢哉J(rèn)為從輔助天線接收到的所需目標(biāo)信號分量與主天線的相比可以忽略不計。同時，目標(biāo)信號持續(xù)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SLC的自適應(yīng)時間。因此，目標(biāo)信號不失真地通過SLC系統(tǒng)，而在時間上連續(xù)不斷的干擾信號則被對消器的自適應(yīng)過程大大地降低了。105105增

55、加輔助通道的目的就是接收與主天線副瓣中的干擾一樣的信號用于對消干擾。輔助天線必須放置在離雷達(dá)天線相位中心相當(dāng)近的地方，以保證其獲得的干擾信號取樣與雷達(dá)天線副瓣接收的干擾信號的相關(guān)性。這就要求雷達(dá)天線的相位中心與輔助天線的相位中心的間距d除以光速須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于雷達(dá)頻帶B以及干擾頻帶BJ兩者中的小者的倒數(shù)，即同時需注意，輔助天線的數(shù)量必須大于等于需抑制的干擾個數(shù)。106106輔助天線可以是離散的多個天線，也可以是相控陣天線的一組接收單元。對于相控陣天線，輔助天線可以集成在主天線陣中，如圖7.14(b)。盡量減小天線之間的電磁耦合可保證低的副瓣電平。輔助天線置于主天線的中心，縮短了主天線與輔助天線的相位

56、中心的間距，因而大大增加了主通道和輔助通道內(nèi)干擾信號之間的相關(guān)性。輔助天線的另一個要求是3 dB波束寬度應(yīng)覆蓋主天線的副瓣區(qū)域。這樣放置在主天線周圍的輔助天線便形成與主方向圖副瓣形狀相匹配的方向圖。為了達(dá)到低副瓣，需對口徑進(jìn)行加權(quán)，使得某些副瓣變寬，同樣要求輔助天線應(yīng)放置在主天線的中間或周圍。107107圖7.14 SLC的工作原理及相控陣的SLC108108對于相控陣天線有兩種不同的方法形成輔助通道。一種方法是單個或一組輻射單元與一個RF接收機(jī)相連，如圖7.14(b)所示。相應(yīng)的低增益輸出形成一個通往SLC的輔助通道。輔助單元必須非規(guī)則放置以避免輔助陣列產(chǎn)生柵瓣。另一種方法是輔助單元在兩個干

57、擾方向上形成波束。每個波束形成網(wǎng)絡(luò)的輸出送入每個RF接收機(jī)，形成SLC的輔助通道。第二種方法只對干擾方向附近起作用，因而其靜態(tài)方向圖變形很小。相反，在第一種方法中由于修改了整個靜態(tài)方向圖副瓣結(jié)構(gòu)，故干擾信號數(shù)越多，方向圖變形越大。當(dāng)然，為了形成指向干擾的波束就必須獲得足夠多的有關(guān)干擾來波方向角度的信息。109109對輔助通道的輸出信號加權(quán)求和，再從主通道輸出信號中減去輔助通道加權(quán)求和后的信號，使主通道的干擾輸出功率最小。其中的問題就在于如何找到一個合適的控制加權(quán)系數(shù)的方法使對消效果最佳。由于在雷達(dá)主通道和輔助通道中的干擾信號是隨機(jī)的，因而適合采用線性預(yù)測理論來分析。假設(shè)X為主天線接收的信號，Y

58、為N個輔助天線接收信號的N維矢量：110110(7.7.1)利用主、副天線接收的干擾信號的樣本，估計主、副天線接收的干擾信號X與Y之間的協(xié)方差矩陣M及N維互相關(guān)矢量R為：(7.7.2b)111111 最佳加權(quán)矢量根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則確定，系統(tǒng)輸出Vo的均方預(yù)測誤差等于輸出剩余干擾的功率，即(7.7.3)其中最佳權(quán)矢量為一常數(shù)。112112衡量SLC的性能一般用干擾對消比(JCR)表示，它定義為無SLC時與有SLC時輸出干擾的功率之比(7.7.4)1131137.7.2 SLC的主要類型的主要類型從工程實現(xiàn)角度看，SLC主要有三種類型：模擬式旁瓣對消，數(shù)字式旁瓣對消，模數(shù)混合式旁瓣對消。模擬式旁

59、瓣對消是雷達(dá)早期的抗干擾技術(shù)，下面只介紹后兩種旁瓣對消技術(shù)。 1.數(shù)字式旁瓣對消數(shù)字式旁瓣對消隨著數(shù)字信號處理芯片的迅速發(fā)展，數(shù)字式旁瓣對消技術(shù)也有了迅速的發(fā)展。數(shù)字式旁瓣對消技術(shù)主要是主天線和輔助天線接收的干擾信號通過A/D變換器和正交變換器，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在數(shù)字域進(jìn)行旁瓣對消處理，最終得到對消輸出。其原理框圖如圖7.15所示。旁瓣對消的最優(yōu)權(quán)值計算將在下一節(jié)介紹。114114圖7.15 數(shù)字式旁瓣對消原理框圖1151152.模數(shù)混合式旁瓣對消模數(shù)混合式旁瓣對消與全模擬式或者全數(shù)字式的旁瓣對消系統(tǒng)相比，模數(shù)混合式旁瓣對消系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢。所以在某些特定的場合或特殊的要求下，需要

60、用到模數(shù)混合式旁瓣對消。模數(shù)混合式旁瓣對消的基本原理是：主天線接收到的干擾信號和輔助天線接收到的干擾信號首先在模擬處理模塊進(jìn)行前端處理(比如濾波、放大、限幅等)，之后用A/D對其進(jìn)行高速采樣，然后在數(shù)字處理模塊進(jìn)行權(quán)值計算。116116數(shù)字處理模塊就是采用直接矩陣求逆(SMI)算法或最小均方誤差(LMS)算法計算權(quán)值，并將計算的權(quán)值轉(zhuǎn)換成衰減控制量和相移控制量后傳送給模擬處理模塊，通過數(shù)控衰減器和數(shù)控移相器對輔助通道的干擾信號進(jìn)行加權(quán)處理(包括衰減和相移)，最后在模擬對消器中與主通道的信號進(jìn)行求和對消，得出最終的對消輸出。模數(shù)混合式旁瓣對消的原理框圖如圖7.16所示。在數(shù)字域主要完成權(quán)值的計算