復雜電磁環境下的雷達對抗技術分析*

張德保，沈 鵬，陳洪輝

(91404 部隊，河北 秦皇島066001；2.92742 部隊裝備部，河北 秦皇島 066001)

1 引言

作為現代防空武器系統中關鍵的傳感器，雷達具備全天候、遠距離探測能力。它能同時提供目標的精確距離、方位、速度和特征信息，因而成為現代防空系統必備的設備。然而，現代雷達面臨著復雜電磁環境下的多種威脅，其中電磁干擾對雷達的軟殺傷威脅已經改變了雷達設計的傳統觀念。雷達在復雜電磁環境下的生存能力已經成為決定戰爭雙方勝負的關鍵因素。在分析了現代復雜電磁環境及其面臨的威脅的基礎上，本文研究了雷達的抗干擾技術。

2 現代復雜的電磁對抗環境分析

通過從雷達面臨的反輻射導彈、電子干擾、隱身技術、低空突防等現代雷達四大威脅的角度分析，可以歸納出雷達面臨的復雜電子對抗環境包括:(1）雷達遭遇的敵偵察系統的數量、分布(空域）及其性能(偵察特性）；(2）雷達面臨的干擾環境，包括干擾源的數量、干擾源的空間分布、干擾源的密度、干擾源的總功率、干擾信號的樣式及參數、干擾信號的頻率及范圍；干擾的形式(有源和無源）及干擾的戰術運用等；(3）雷達遭遇反輻射導彈攻擊時，反輻射導彈的作戰使用、反輻射導彈的特性、末制導性能以及導彈的雷達有效截面積；(4）雷達探測隱身目標時，目標的作戰使用、特性及隱身目標在雷達工作頻率范圍內的有效截面積。

3 復雜電磁環境下雷達抗干擾技術

3.1 雷達抗干擾技術新特點

隨著軍事高技術的飛速發展，新型雷達體制迅速崛起和廣泛應用，以適應軍事電子高技術激烈對抗的局面。在雷達對抗日益激烈的形勢下，現代雷達抗干擾應具有以下特點:

(1）雷達天線要具有高增益、低副瓣、窄波束、低交叉極化響應、副瓣對消、副瓣消隱、電子掃描相控陣和單脈沖測角技術；

(2）雷達系統應具有綜合的多功能能力，既能應對積極干擾，又能及時判明消極干擾，要綜合利用雷達技術資源，提高全方位的抗干擾能力；

(3）收發系統設計應具有高效輻射功率、脈沖壓縮波形、寬帶頻率跳變、寬動態范圍、鏡像抑制、單脈沖/ 輔助接收系統的信道匹配；

(4）在頻域上，雷達系統應占有更多更寬的電磁頻譜；在能量上，必須盡可能地發揮雷達在空域、時域和頻域上能量集中的優勢，來削弱電子干擾的有限輻射功率；

(5）雷達系統應具有全方位、全頻段、大功率、多功用以及能對付多目標的多波束能力；

此外，雷達系統要高度積木化，利用模塊化硬件和軟件，實現現場更換，以減少電子干擾信號影響。

3.2 雷達的對抗措施

如何干擾敵方雷達、對抗敵方干擾，降低其作戰效能，保持己方雷達的戰斗能力，人們展開了不斷的研究，并迅速將研究成果運用于戰場。現代雷達的對抗斗爭，在空域、時域、頻域內全面展開。

3.2.1 空域內的雷達對抗

在空域內的抗干擾技術主要有超低副瓣天線、副瓣匿隱、相控陣天線掃描捷變和雷達組網等，其主要的對抗措施為分布式干擾和投擲式干擾。

(1）超低副瓣天線

超低副瓣天線全面提高了雷達抗各種副瓣干擾的能力，使對雷達副瓣信號的偵察、測向定位和對副瓣的干擾變得困難，這對情報雷達具有特別重大的意義。對于這種雷達，常采用分布式干擾手段。分布式電子干擾是將眾多體積小、重量輕、價格便宜的小型電子干擾機散布在接近被干擾雷達的空域、地域上，自動或受控地對選定的雷達設備進行干擾。分布式干擾信號可以從雷達天線的主瓣進入，干擾信號不會受到低副瓣天線的抑制，因而其干擾效率可以比副瓣干擾高40～60 dB。分布式干擾機散布在不同地域、空域，因而可形成多方向的主瓣干擾扇面。這種多方向干擾扇面的組合可形成大區域的壓制性干擾。

(2）副瓣匿隱

副瓣匿隱是在正常的接收通道以外增加一個副天線和副接收通道。副通道的接收增益小于主通道主瓣增益，大于主通道副瓣增益。當發現副通道的輸出信號大于主通道的信號時，則可判定該信號是從副瓣進來的，就把該信號從主通道挖去，反之則保留。副瓣匿隱用于去除來自副瓣的強脈沖干擾和強點雜波干擾。但是，對于來自副瓣的連續噪聲干擾或連續的雜波干擾，副瓣匿隱反而會起抑制主瓣信號正常接收的作用。因此，高占空比干擾是破壞副瓣匿隱的有效手段。

(3）相控陣天線掃描捷變

相控陣天線掃描捷變是利用相控陣天線的電子掃描特性，對被探測的目標進行隨機訪問。由于雷達天線照射目標的時間呈現很大的隨機性，從而接收機對雷達的偵察、識別、定位非常困難。

對抗相控陣天線掃描捷變雷達或其他參數捷變雷達的措施是使干擾機具有極快的響應速度，以便及時準確地把干擾信號瞄準并發射出去。現代干擾設備能在1 μs 內實現準確的頻率瞄準、角度瞄準，并施放有效的干擾信號。這是對抗相控陣天線掃描捷變的有效措施。

(4）雷達組網

將位于同一個區域內的多部、多種類型的雷達組網，使它們的情報能相互支援、相互補充。這是一種強有力的抗干擾措施，能實現在空域、時域、頻域上的多重覆蓋。對于雷達網，只有用多個干擾設備構成的電子干擾網才能對付雷達網，以多對多，以網制網。

3.2.2 頻域內的雷達對抗

雷達在頻域內的抗干擾措施主要有寬帶頻率捷變、窄帶濾波、頻譜擴展等，主要的對抗措施是頻率瞄準干擾和快速高精度的復制干擾。

(1）寬帶頻率捷變

為躲避高功率密度的頻率瞄準干擾，現代雷達常常采用跳頻技術，變頻時間達到幾微秒甚至更短。現代雷達的跳頻速度主要受其工作體制的限制，如PD雷達為脈組跳頻，常規雷達為脈間跳頻。脈間跳頻捷變是一種非常有用的抗干擾措施。它可以使偵察機難以分辨、識別雷達輻射源，并可以使干擾機在收到雷達脈沖以前無法使用瞄頻干擾，因為在每個脈沖周期內，雷達的工作頻率被不斷更新。

為對抗雷達的捷變頻措施，干擾方可提高瞄頻速度，縮短瞄頻時間。現代雷達干擾機可以在10－1μs的時間內，在幾千兆赫帶寬上，瞄頻精度達到1～2 MHz；在幾微秒的時間內，瞄頻精度可以達到10－1MHz。

(2）窄帶濾波

雷達在一個脈沖組內的信號具有相干性，因而它能形成非常窄的譜線。應用窄帶濾波器可以把這些信號譜線過濾出來，同時極大地抑制了窄帶濾波器外面的雜波干擾和干擾噪聲。因此，相干信號和窄帶濾波是對抗雜波干擾和干擾噪聲的有效措施。

為對抗窄帶濾波，提高干擾效率，必須采用高精度的瞄頻干擾，以便使盡可能多的干擾能量進入窄帶濾波器內。現代雷達干擾機在1～2個脈沖內可以把瞄頻精度提高到十幾千赫，比過去提高了兩個數量級。

(3）頻率擴展

應用擴譜技術可使雷達信號帶寬越來越寬。這樣，一方面可提高雷達的探測距離，另一方面可增強系統的抗干擾能力。

為了對抗這種技術，對抗方可采用數字化接收機并應用現代數字信號處理技術，提取淹沒在噪聲中的雷達信號。為了提高對這種信號的干擾效率，廣泛應用數字射頻存儲技術并高精度地復制這種信號以用于干擾。

3.2.3 時域內的雷達對抗

雷達在時域內的抗干擾措施主要有距離選通、抗距離拖曳、重頻捷變等，主要的對抗措施是同步干擾、雜亂脈沖干擾和復合干擾。

(1）距離選通

為選擇跟蹤目標，跟蹤雷達必須應用距離選通措施。搜索雷達為防異步干擾和降低虛警概率，也要應用距離選通或視頻積累抗干擾措施。因為，通常干擾信號在距離上是隨機出現的，故在同一個距離單元上出現的概率較小，而回波信號在距離上是同步出現的，因此在一個距離單元上出現的概率較大。由此可根據信號在不同距離單元上出現的概率來分辨目標與干擾。

對抗距離選通抗干擾措施的有效手段是施放同步干擾。這種干擾信號與雷達發射脈沖是同步的，故雷達會把這種干擾信號誤認為是目標回波信號。因此，同步干擾是對抗距離選通的有效措施。

(2）抗距離拖曳

“抗拖距”是跟蹤雷達常用的一種抗干擾措施。它是利用距離拖曳干擾信號總是滯后于目標回波信號的特點，控制距離波門跟蹤最前面的信號或跟蹤回波脈沖的前沿。它是一種比較有效的抗距離拖曳干擾的措施。對抗“抗拖距”的方法是應用脈沖+噪聲的復合干擾，或脈沖+同步投放的箔條干擾。由于噪聲或箔條可以在目標回波信號的前面出現，故可以使前沿跟蹤電路不斷跟蹤最前面的噪聲或箔條信號，從而把雷達距離跟蹤門引離目標。

(3）重頻捷變

重頻捷變使雷達偵察機的信號分選識別困難，使干擾機無法在收到雷達脈沖以前施放同步干擾。特別是重頻捷變與頻率捷變相結合，可以使干擾方在收到雷達脈沖前不能在時域和頻域上實施瞄準干擾，從而降低有效干擾的區域。對抗重頻捷變雷達可以采用以下措施:在雷達脈沖前面使用非同步的雜亂脈沖干擾或噪聲干擾，在雷達脈沖后面可用同步干擾以提高干擾信號在時域上的相干性。

4 雷達抗干擾技術的發展方向

雷達抗干擾就是電子領域的資源斗爭。針對雷達抗干擾技術的新特點，未來雷達抗干擾技術的發展主要有以下幾個方向。

4.1 相控陣技術

相控陣天線是電子掃描天線中最引人注目的一種天線形式。這種天線是通過電控指令改變天線的孔徑面上的相位分布，實現對波束指向或波束形成的控制作用。與其他天線相比，相控陣天線波束的穩定性高，天線體積小、質量輕；系統易受干擾的掃描搜索時間短，掃描過程無慣性，反應時間短，能適應密集信號環境，并且系統具有靈活的快速波束指向，能有效降低信噪比，削弱干擾的影響。此外，系統具有高可靠性的特點。

4.2 多波束技術

這種多波束系統是利用多波束網絡(如巴特勒矩陣網絡）或多束透鏡(如羅特曼透鏡）在空間形成多個獨立的相互鄰接的高增益波束。多波束天線的優點是:(1）每個波束都具有天線陣孔徑的全部增益；(2）能覆蓋很寬的扇面和頻率范圍；(3）能以很高的角分辨率不間斷地進行空間掃描；(4）當每個陣元前面加裝一個獨立的低功率微波放大器時，該陣列就能產生巨大的有效輻射功率，因而可以用最有效的抗干擾功率對抗干擾威脅。

4.3 毫米波對抗技術

毫米波波段通常是指波長為10～1 mm的無線電波段，其下限與厘米波相鄰，上限與光波相鄰。由于毫米波具有窄波束、低旁瓣、高定向性、寬頻帶和抗干擾能力強等優點，特別是像頻率捷變、脈沖壓縮、頻率分集技術等在毫米波雷達中得到了廣泛應用，使毫米波雷達有更強的抗干擾能力。

4.4 低截獲概率技術

采用編碼擴譜和降低峰值功率等措施，將雷達信號設計成低截獲概率信號，使偵察接收機難以偵察，甚至偵收不到這種信號，從而保護雷達不受電子干擾。除上述技術體制外，無源探測技術由于它既不會被偵察也不會被干擾的特點，也成為雷達抗干擾技術的發展法相之一。

5 結束語

雷達的干擾和抗干擾技術永遠是一對矛盾，它們相互斗爭，相互促進，不斷發展。沒有干擾不了的雷達，也沒有抗不了的干擾。本文通過對當前雷達面臨的復雜電磁環境的分析以及雷達對抗技術的特點，研究了復雜電磁環境下雷達的對抗問題，并且指出了雷達抗干擾技術的未來發展方向。但是，隨著電磁頻譜應用的不斷拓寬，未來戰場上雷達對抗面臨的電磁環境會越來越復雜。因此，針對對方所采用的對抗手段，必然要研究新的對策，這樣才能在日益復雜的電子戰場上取得制勝權。

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