高功率微波武器對雷達的干擾效果分析

2010-01-20 01:44:00張楊李勇張培珍

現代電子技術 2009年21期

張楊李勇張培珍

摘要:在現代電子戰條件下,高功率微波武器的應用越來越廣泛。研究高功率微波武器對雷達的干擾效果有一定指導意義。首先介紹高功率微波武器和雷達接收機保護器的概念,由于雷達接收機保護器對高功率的信號有保護作用,抑制信號進入雷達接收機,采用仿真的方式,分不同的干擾脈沖重復時間將高功率信號作用于雷達接收機,針對不同的脈沖重復時間,在搜索和跟蹤模式下可以得出不同的干擾效果。

關鍵詞:高功率微波;重復周期;跟蹤;干擾

中圖分類號:TN954.1 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)21-042-05

Radar Disturb Effect and Analysis of High Power Microwave Weapon

ZHANG Yang1,LI Yong2,ZHANG Peizhen1

(1.Graduate Students′ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai,264000,China;

2.Student Pilots′ Brigade,Naval Aeronautical and Astronautial University,Yantai,264000,China)

Abstract:HPM is used abroad in present EW.It is very important to study HPM-radar jamming effect.Firstly this text introduces the concept of HPM and radar receiver protector.Because radar receiver protector can restrain signal of HPM,it can restrain signal enter radar receiver.This text uses HPM to radar receiver protector by different disturb pulse repeat cycle.〢iming at different pulse repeat cycle,different disturb effect can be gained in search and scout model.

Keywords:HPM;repeat cycle;track;disturb

如今復雜電磁環境下的電子戰形式多種多樣,高功率微波武器作為其中的一種形式正越來越廣泛地應用于現代電子戰戰場[1]。將高功率微波武器應用于雷達接收機,通過仿真結果可以明確直觀地看到高功率微波武器的電子戰效能,對研究現代電子戰有較好的指導意義。

1 高功率微波武器的概念

高功率微波[2-4]一般指峰值功率在100 MW以上,工作頻率為1~300 GHz之間的微波,是由近代微波理論的迅速發展和脈沖功率技術的實用化而推動起來的,這極大地促進了HPM武器高功率雷達和超級干擾機等的發展。高功率微波武器是將HPM源產生的微波,經高增益天線定向輻射,將微波能量匯聚在窄波束內,以極高的強度照射目標,殺傷人員和干擾、破壞現代武器系統的電子設備的新概念武器[5]。

2 雷達接收機保護器

雷達接收機經過高頻部分、中頻部分和視頻放大后才至終端設備[6,7],如圖1所示。

接收機保護器在其高頻部分、中頻部分、視頻和終端設備之前[8]。一般的雷達接收機保護器分為主動式和被動式兩種。被動接收機保護器是一個自激的,不需要外部控制來實現保護功能的器件,被動的方法對于任何的應用都是可行的。它相對于主動保護器來說可以更加可靠,更大限度地克服潛在威脅。它是自動的,自激的,在雷達關機情況下,它仍然對外部信號有保護作用。主動接收機保護器是一個需要控制信號來實現保護功能的器件。主動接收機保護器是一個開關,可以用單刀單擲和單刀雙擲描述這種設計。還有一種混合型的設計,叫作準主動式接收機保護器[9],兼有主動和被動的特點。這里的接收機保護器采用的是被動式。

3 高功率狀態下與保護器有關的概念

3.1 輸入

不同高功率信號有不同的特點,所有高功率信號的辨認和描述必須根據他們的頻率、最高功率、帶寬和占空比。另一個重要的輸入功率特點是脈沖上升時間。對任何一個接收機保護器來說,都需要一定的時間轉變為高功率狀態。在這個轉變時間內,所泄漏的脈沖將會比在達到最大保護特性時保持脈沖所泄漏的多,這個轉變時間被稱為尖峰,它的振幅和寬度很大程度上決定于輸入脈沖的上升時間。總的說來,上升時間上升得越快,尖峰的振幅就越高。

3.2 低功率狀態

通常把低功率狀態稱作插入損耗狀態。這個狀態通常指接收機保護器在雷達系統靜止時及在接收目標回波時的狀態。在這個狀態下,接收機保護裝置一個最重要的注意事項是接收信號的最大輸入功率。輸入接收機設計將本著輸入功率不超過最大輸入功率這個極限。如果超過這個功率限制,標準的接收機保護器就開始對信號進行限制,比如限制輸入信號,或者產生不想要的信號,如諧波信號或者調制信號。

3.3 高功率狀態

高功率微波狀態指元件激活,并開始保護接收機免受高功率信號破壞的狀態。

3.4 恢復時間[8]

在恢復時間狀態時,裝置是在由高功率狀態回到低功率狀態的過程中。恢復時間是從發射脈沖停止時開始測量的,這是指發射脈沖的下降沿,在此期間,發射功率已經低于限幅功率。對于實際效果來說,恢復時間的測量意味著輸入功率低于零的時刻,如圖2所示。

恢復時間終止點的測量,根據要求的不同而不同,但是在缺少任何其他描述的情況下,標準工業定義的恢復時間是從發射脈沖停止到裝置恢復到靜態輸入插損值的3 dB。

3.5 輸出

在高功率狀態下,輸出指行使保護功能情況下的┮恢幟芰啃問膠湍芰康拇笮Ｔ謖庵腫刺下與之有關系的表現特性是衰弱功率、尖峰泄漏功率和能量、平坦功率。在低功率狀態下,輸出脈沖與輸入脈沖的振幅相等。隨著輸入振幅的增加,在某一點,轉入保護狀態,通過的脈沖都會隨著輸入的增長而開始減小。當輸入功率超過限幅點時,通過功率將采取一個尖峰和平峰的形式[10]。如前面所述,尖峰是通過脈沖的一部分,在前沿產生,它是由接收機保護器達到完全保護所用的小段有限時間所產生的。平峰指的是通過脈沖的主要部分,它是在完全保護完成后所產生的。圖3展示了這兩者之間的關系。

4 仿真中固定參數的確定與表示

首先確定仿真中的主要不變參數,見表1。

仿真加高功率干擾之前,未加干擾的目標的點跡顯示圖、航跡顯示圖、脈壓前信號實部和脈壓后信號模值圖,如圖4~圖6所示。脈壓前信號實部和脈壓后信號模值圖中,上半部分為脈沖壓縮前的信號,下半部分為脈沖壓縮后的信號。圖中通常只表示目標的點跡、航跡和接收信號,由于跟蹤狀態下的情況無法以圖的形式表示,所以將在結論中進行闡述。

在仿真中,對應圖4取目標的點跡信息進行討論,見┍2。同樣,對應于圖5雷達獲得的目標航跡信息見表3。