壓制干擾機載預警雷達的兵力需求輔助決策

陳柏澎,韓 桃,萬里云

（1.石家莊陸軍指揮學院,石家莊 050084；2.陸航部通信站,北京 101114；3.解放軍61251部隊,秦皇島 066102）

0 引 言

隨著雷達技術的不斷進步,雷達的抗干擾性能也不斷提高。現代機載預警雷達普遍采取了頻率捷變、超低副瓣天線、自適應副瓣對消、脈沖多普勒濾波等抗干擾措施。

地面雷達對抗系統是對機載預警雷達干擾的重要組成部分,本文主要討論地面預警機雷達干擾系統對配有自適應副瓣對消系統的機載預警雷達實施壓制干擾的兵力需求問題。

由于自適應副瓣對消系統影響了副瓣干擾效果,干擾方若想進行有效干擾,需使干擾信號從雷達主瓣進入,或用大于其副瓣對消輔助天線數目的不同方向的干擾源對其副瓣進行干擾。

本文分別針對這2種干擾策略進行了干擾站的兵力需求輔助決策研究。

1 干擾信號從機載預警雷達主瓣進入時的兵力需求輔助決策

1.1 干擾雷達主瓣時最大站間距的計算

在相同寬度的干擾正面上,干擾方可取的干擾站間距越大,所需的干擾站數量就越少。下面探討有效干擾時兩相鄰干擾站可取的最大站間距。

設預警機巡邏高度為h。由于干擾方具有地面防空武器等防護措施,設預警機可能的最靠近干擾方的巡邏線與干擾方需掩護空域前沿距離為d。干擾站距離預警機越近,壓制干擾功率越強,預警機被干擾時探測距離就越小。但預警機掃視被掩護空域時主瓣內必須存在一個干擾站,所以干擾站越靠近預警機,需要配置的密度就越大。由此可知,最大站間距與干擾距離有關,最大可取干擾距離對應著可取的最大站間距。

設雷達的發射功率為Pt,雷達天線增益為Gt,目標的雷達截面積為σ,干擾機的發射功率為Pj,干擾機天線增益為Gj,壓制系數為Kj,多普勒濾波器帶寬為ΔFd,干擾機帶寬為ΔFj,極化損失系數為γj,干擾脈沖多普勒雷達的干擾方程為:

式中:Q為孔度比（脈沖重復周期與距離門寬度之比）；Gt（θ）為在干擾機方向上的雷達天線增益；Rt為雷達到目標的距離；Rj為干擾機到雷達的距離。

由于此時干擾機對雷達主瓣進行干擾,有Gt（θ）=Gt。令Rt≤d,保證需掩護區域不在機載預警雷達發現范圍之內,有:

設機載預警雷達主瓣水平半功率角為θ0.5,兩相鄰干擾站間距為l。保證機載預警雷達掃視需掩護區域時,主瓣水平半功率角內至少包含一個干擾站,在Rj取最大值時,最大站間距為:

1.2 干擾雷達主瓣的兵力需求輔助決策

設需掩護空域的寬度為L,干擾配置線長為S,兩翼分別伸出掩護空域的長度為S′,如圖 1所示。有:

圖1 雙方位置關系示意圖

保證預警機從側面探視需掩護空域前部時主瓣內有干擾站的約束條件為:

式（5）和式（6）限定了干擾站配置線距需掩護空域前沿的水平距離x與自身長度S的關系。

在干擾站配置線長度為S時預警機的無效活動空域見圖2。

圖2 干擾站配置線長度為S時預警機的無效活動空域示意圖

這里的無效活動空域是指在此空域內,預警機無法有效探測被掩護區域內的目標。預警機從左右兩側飛出無效活動空域后,干擾站對掩護空域的保護縱深長度為C。可以看出,如果預警機巡邏邊長足夠長,且S一定時,無法完全掩護縱深較大的空域。

一般機載預警雷達的θ0.5很小,在實際布站時可以認為預警機無效活動空域的最小寬度近似等于需要布設的干擾站配置線長度S。若預計在需掩護空域前形成最小寬度為W的預警機無效活動空域,干擾站配置線長度取S=W,配置線位置和相應的站間距可由式（4）、（5）確定,此時所需干擾站數目為:d時,n取最小值:

2 干擾信號從機載預警雷達副瓣進入時的兵力需求輔助決策

由于機載預警雷達的主瓣極窄,干擾信號大部分情況下是由副瓣進入雷達接收機的。雖然雷達副瓣增益可以做得很低,但干擾方擁有距離優勢,在適當的距離上干信比可以滿足壓制需要。考慮到先進的機載預警雷達有副瓣對消措施,在對其進行干擾時必須考慮雷達副瓣對消系統的影響因素。

2.1 對副瓣對消雷達進行有效副瓣干擾的條件

對副瓣對消雷達進行有效副瓣干擾,需要在不同方向上,放置多于雷達副瓣對消輔助天線數目的干擾機進行干擾,使其副瓣對消系統無論如何調整對消權值都無法獲得較好的對消效果,這時雷達的副瓣對消系統處于過載狀態。干擾方需要至少比雷達副瓣對消輔助天線數目多一個的干擾站數量才能使其副瓣對消系統過載,從而達到有效干擾的目的。設雷達副瓣對消輔助天線的數目為m個,則需要的干擾站數量至少為m+1個。

2.2 干擾雷達副瓣時最大站間距的計算

對副瓣對消雷達進行副瓣干擾時,如果2個干擾站間距過近,則這2個干擾站在消耗雷達副瓣對消系統資源方面只等價于1個干擾站。設2個干擾機到雷達連線的夾角小于θ0時,對于雷達來說可將2個干擾站的干擾信號當作1個方向的1個干擾處理,且能取得較好的對消效果。因此在部署干擾站時,要盡可能使得每個時刻都有m+1個干擾站到雷達的連線兩兩夾角大于θ0。

設相鄰2個干擾站間距為l,若滿足它們分別與雷達的連線形成的夾角大于θ0,雷達所在區域須是干擾站之間的連線與過2個干擾站半徑為R的圓的優弧所圍成的區域,如圖3所示。

圖3 2個干擾站與雷達連線夾角不小于θ0時雷達所在區域示意圖

這里把這個圓稱為構成有效干擾空域的基本圓。這里的有效干擾空域是指:在此空域內,雷達的副瓣對消系統不能有效對消所有干擾,處于過載狀態。這時基本圓半徑R與站間距l的關系有:

若雷達副瓣對消輔助天線數目為m個,當干擾站等間距配置且間距為l時,至少需要m+1個干擾站在ml的長度上一線配置才能有效削弱雷達的副瓣對消性能,見圖4。

圖4 m+1個干擾站干擾有m個副瓣對消輔助天線的雷達時的有效干擾空域示意圖

由式（9）看出,當θ0一定時,R與l成正比,站間距越大,構成有效干擾空域的基本圓就越大。但是每個干擾站在每個基本圓內都要對機載預警雷達的副瓣有能滿足壓制需要的功率,否則不對其構成威脅,就不能有效地消耗機載預警雷達的副瓣對消系統資源。滿足干擾功率的干擾距離為:

這里假設如下關系:

這里將Rj在干擾站配置線上的投影長度R作為干擾距離的邊界條件。若雷達發現的目標就在需掩護空域的前沿上,機載預警雷達更易發現目標,因此將Rt=d作為發現距離的邊界條件。將式（12）代入式（11）,有:

將式（9）代入式（13）得到站間距的約束條件:

假設雷達副瓣對消輔助天線數目為3,用7個干擾機進行干擾的有效干擾空域如圖5所示。

圖5 7個干擾站干擾有3個副瓣對消輔助天線的雷達時的有效干擾空域示意圖

2.3 干擾雷達副瓣的兵力需求輔助決策

設有效干擾空域的最大寬度為Gk,最大長度為Gc。n個干擾機干擾副瓣對消輔助天線數目為m的雷達副瓣時:

將式（9）代入式（16）得:

若考慮預警機飛行高度h,設有效干擾空域在地面的投影區域長為Gsc,寬為Gsk,則有:

可見Gk和Gc與站間距l成正比,Gk、Gc、Gsk、Gsc都隨著l的增大而增大。

若預計在需掩護空域前形成寬度為W的預警機的有效干擾空域,需要干擾站的數量為:

當站間距最大取lmax時,所需干擾站數量最少:

3 結束語

本文分別給出了在預警機雷達干擾站線性配置時,壓制干擾機載預警雷達主瓣、副瓣2種情形的兵力需求計算方法,并分別推導了干擾站數量與預警機無效活動空域、有效干擾空域之間的計算關系,提出了一定戰術要求下的兵力需求輔助決策計算方法。對于預警機雷達干擾系統兵力配置部署的具體分析則需另做討論。

[1] 顧懷瑾,倪晉麟.雷達天線自適應旁瓣對消系統分析[J].現代雷達,1988（2）:120-125.

[2] 賁德.機載脈沖多普勒（PD）雷達的工作特點及抗干擾措施[J].現代雷達,2000,22（4）:1-6.

[3] 胡生亮,金嘉旺,李仙茂.雷達旁瓣對消的多方位飽和干擾技術研究[J].雷達與對抗,2003（3）:45-49.