雷達抗干擾技術現狀及發展趨勢＊

劉雙青 蔡新舉 占 超

（海軍航空工程學院電子信息工程系 煙臺 264001)

1 引言

在雷達的發展歷史中，干擾與抗干擾作為一對基本矛盾，一直是相生相伴，互相制約也互相促進。隨著干擾手段的不斷增強，雷達抗干擾技術也一直在發展之中?，F代雷達的新技術，也越來越集中地體現在雷達抗干擾的性能上。提高雷達的抗干擾能力是雷達面臨的重要課題。

2 雷達抗干擾技術現狀

當前，國外抗干擾技術的研究［2］主要在時域、頻域、空域、極化域以及多域聯合等范圍展開。新的抗干擾技術不斷出現，如基于空時自適應信號處理的各種改進算法，基于波形設計的多載波相位編碼信號形式等技術。諸如分數低階統計、時間序列分析、系統辨識等理論也正在應用于抗干擾技術的研究。在世界各國中，美國處于研究領域的前沿。典型的雷達如美國空軍的E3C預警機裝備AN/APY－2雷達。該雷達工作于S波段，全方位覆蓋，具有脈沖和脈沖多普勒兩種體制和五種工作方式。同時還采用了高脈沖重復頻率、低副瓣天線和先進的數字處理技術等，從而使該雷達具有良好的抗干擾能力、高可靠性。極化域抗干擾處理方面，在全極化域各種自適應變極化抗干擾算法的研究與應用取得了較快的發展。美國S波段RADAC的極化跟蹤雷達采取多種虛擬極化處理，實現了極化抗干擾和極化特征測量功能。美國X波段脈沖內極化捷變雷達（IPAR)，以左旋圓極化和右旋圓極化作為正交極化基，進行極化編碼脈沖壓縮，提高雷達的抗干擾和目標檢測能力。

近幾年，國外正在加緊開發雷達高新技術來提高雷達的抗干擾能力。包括正在開發新型機載相控陣天線技術，如美國的橫列定向型相控陣天線和“靈巧蒙皮”共形相控陣天線，以色列的“費爾康”共形相控陣天線和瑞典正在研制的“相似平衡術”雙面相控陣天線等。此外，還正在開發雙波段（s和UHF)技術和數字波束形成技術等，從空域上提高雷達抗干擾能 力。又如性能更為先進的新一代對空情報雷達通過從體制、參數選擇和附加措施三個方面來進一步提高電子防御能力。典型的有：美國的ARSR－4和ASTAR雷達系列，法國的TRS－2140（Flair)以及西班牙的“倫塞”三坐標監視雷達。這些雷達都綜合采用了一系列新技術、新體制，如全相參、全固態、超低副瓣天線、數字波束形成、捷變頻、脈壓及大時寬－帶寬等先進技術；兼有數種新技術體制的優點，如堆積波束、相控陣等；發射機將增加一系列輸出功率管理系統，以便自適應于各種作戰環境；參數選擇有波形可變、脈寬可變、重頻可變、極化可變以及自適應發射頻率選擇、瞬時寂靜、反輻射誘餌等。通過運用上述措施，雷達搜索目標的有效性和生存能力大大提高。

隨著國內雷達技術的飛速發展，越來越多的新技術被成功應用，致使雷達的戰術技術性能得到很大的提高。但是與國外相比還存在很大的差距。

3 雷達抗干擾技術分類

隨著雷達技術的飛速發展，越來越多的新技術被成功應用，致使雷達的戰術技術性能得到很大的提高。同時雷達的干擾手段不斷增強，雷達抗干擾技術也一直在發展之中。各種新技術、新方法不斷應用于雷達抗干擾中。

雷達抗干擾措施［4］可分為兩大類：1)技術抗干擾措施；2)戰術抗干擾措施。技術抗干擾措施又可分為兩類：一類是使干擾不進入或少進入雷達接收機中；另一類是當干擾進入接收機后，利用目標回波和干擾的各自特性，從干擾背景中提取目標信息。這些技術措施都用于雷達的主要分系統如天線、發射機、接收機、信號處理機中，下面將逐一介紹。

3.1 天線抗干擾技術

天線是雷達與輻射空間之間的轉換器，它處于干擾的前沿。在天線方面的抗干擾技術很多，有底副瓣發射天線、低副瓣接收天線、窄波束天線、高增益天線、副瓣消隱、副瓣對消、單脈沖測角等。本文主要介紹一下幾種天線采用的抗干擾技術。

1)低副瓣天線

第一個具有超低副瓣的雷達天線［29］是由原西屋電氣公司在20世紀60年代中期為AWACS系統研制的，其副瓣電平較傳統天線的副瓣電平低了近三個量級。低副瓣天線有助于對抗通過副瓣進入接收機的噪聲干擾。它還有助于對抗雷達輻射尋的反輻射導彈以及增加敵方截取接收機的任務難度。低副瓣天線分為低副瓣發射天線和接收天線，前者主要是為了降低被發現概率，后者抗副瓣干擾、隨隊與支援干擾。

2)窄波束、高增益天線［10］

窄波束天線（Narrow Beam Antenna)是一種方向性增益高、旁瓣小、受干擾影響小的天線。采用窄波束天線不僅可以獲得高的天線增益，還能增大雷達的自衛距離、提高能量密度，還可以減少地面反射的影響，減小多徑的誤差，提高跟蹤精度。

高增益天線（High gain antenna)相對來說是輻射方向上更加狹窄，在某些方向上的輻射較為集中，故能量集中到某些方向上去了，體現為某些方向上的增益。提高天線增益，可提高雷達接收信號的信干比；控制天線波束的覆蓋與掃描區域可以減少雷達照射干擾機。

3)副瓣對消［1］

在設計天線低副瓣電平受限的情況下，為了獲得比較理想的低副瓣，消除從副瓣進入的干擾，常常采用副瓣對消技術。副瓣對消不影響天線主波束探測性能，消除從副瓣進入的干擾，尤其是點狀干擾，因此，它是一種比較有效的空間對抗措施。

副瓣對消系統原理方框圖如圖1所示，它由一個主接收通道和一個輔助接收通道組成。主天線（即原雷達天線)接主接收通道，輔助天線接輔助接收通道。在理想情況下，經主天線副瓣進入的干擾信號和被輔助天線接收到的干擾信號，只要主、輔助接收通道傳輸增益平衡，經減法器即能完全副瓣對消，從副瓣進入的干擾將被有效抑制，而且也不會對雷達天線主波束的探測性能造成很大的影響。這種副瓣對消方法的缺點是，當雷達主天線主波束接收到弱小目標的回波信號小于輔助通道接收到的干擾信號時，弱小目標信號將被對消掉。

圖1 副瓣對消原理方框圖

4)副瓣消隱

與副瓣對消技術類似，副瓣消隱技術［5］的原理工作方框圖如圖2所示。它也由兩個獨立的通道組成，只是信號的處理方式不同。副瓣消隱是采用主、輔助通道回波信號進行比幅，然后用選通的原理來消除干擾的。這種方法的優點是結構簡單，易于實現。

圖2 副瓣消隱原理方框圖

其缺點是只對低工作比的脈沖干擾有效，對于雜波干擾和高工作比的脈沖干擾，因為主瓣大部分時間處于關閉狀態，所以不適用。

5)單脈沖測角

單脈沖測角［31］是雷達中常用的一種測角方法，它利用多個天線同時接收回波信號，通過比較回波信號的幅度或相位來獲得目標的角位置信息。單脈沖測角的技術特性可以抗角度欺騙干擾。目前，實際上應用最廣的單脈沖測角方法主要有四種：振幅－振幅式，相位－相位式，振幅和－差式及相位和－差式。

3.2 發射機抗干擾技術

在雷達電子對抗中，發射機采用的抗干擾措施［4］主要用來對抗有源干擾，特別是主瓣干擾。其電子抗干擾的方法也很多，有跳頻法、頻率分集、寬瞬時帶寬信號、脈沖壓縮、頻率捷變、波形捷變、頻率分集等。典型的抗干擾技術有如下幾種。

1)頻率捷變

頻率捷變雷達［3］是一種典型的脈沖雷達。它與普通脈沖雷達的不同之處在于：它能使每個發射脈沖的載頻以隨機方式或按預定的方式，在較寬的頻帶內作較大范圍的捷變。當頻率捷變雷達受到干擾時，能迅速調諧到新的工作頻率上，因而它能有效地對抗窄帶瞄準式干擾（一種很重要的干擾源)。但對寬帶阻塞式干擾，頻率捷變雷達不適用。

頻率捷變雷達除了具有很強的抗干擾能力外，相對固定頻率雷達在反偵察、雷達測角和抑制海雜波的性能上都有很大的提高，所以很受歡迎。在一些國家，不但將原有的雷達改裝為頻率捷變雷達，而且在新設計的雷達中也廣泛地采用頻率捷變體制。

2)頻率分集

頻率分集技術［15～16］是為完成同一任務采用相差較大的多個頻率，同時或近似同時工作的一種技術。頻率分集技術能有效抗瞄準式有源干擾，只要分集的帶寬大于瞄準干擾的帶寬，除受干擾的通道外，其它通道仍能正常工作。在對抗寬帶阻塞式干擾時，只要加大雷達頻率分集頻寬，就會迫使干擾機加大干擾頻寬，干擾的功率譜密度就會降低，從而改善雷達的抗干擾性能。另外，與單頻雷達信號相比較，頻率分集雷達信號比較復雜，可以降低被偵察的概率和偵察的準確度，因此，雷達受干擾的概率也降低了。圖3給出了一種典型的頻率分集雷達簡化框圖。

圖3 頻率分集雷達簡化方框圖

3)脈沖壓縮

脈沖壓縮技術［17，28］是雷達信號處理的關鍵技術之一。主要是通過發射許多具有脈內調制的足夠寬的脈沖，從而在峰值功率不太高的情況下也能給出所需的平均功率，然后，在接收時用解調辦法將收到的回波“壓縮”起來，解決了距離分辨率與作用距離之間的矛盾。

脈沖壓縮雷達的工作原理是，采用調制寬脈沖發射，以提高發射機的平均功率，保證雷達的最大作用距離以及測距精度和距離分辨率。接收時利用脈沖壓縮技術，獲得窄脈沖，從而提高測距精度和距離分辨率。圖4是在雷達系統中進行脈沖壓縮處理的方法。

圖4 脈沖壓縮處理示意圖

脈沖壓縮技術能在雷達發射功率受限的情況下，提高目標的探測距離，并且保持很高的分辨力，是雷達反隱身、多目標分辨、抗干擾的重要手段，主要針對壓制性（遮蓋性)干擾，具有一定的反欺騙干擾能力，在目前的雷達信號系統中有著廣泛的應用。

4)跳頻通信技術

跳頻通信［6］是擴頻通信技術的一種，是指利用與信號無關的偽隨機序列控制用于信號調制的載波中心頻率，使其在一組頻率中隨機跳動的通信技術。擴頻技術是通過增加信號帶寬，使系統能在較低信噪比條件下，用相同的信道容量，在較低的差錯概率下來傳輸信息，增加系統的抗干擾能力。

圖5 調頻通信原理框圖

跳頻通信具有較強的抗檢測、抗干擾能力、它能在高速連續不規則跳變載波下實施通信，使敵方難以檢測識別干擾。跳頻通信通過不斷改變載波頻率來躲避干擾信號的影響，只有當干擾信號的頻率與跳頻信號某一時刻的頻率完全相同時，才能對跳頻系統產生干擾。跳頻通信的原理框圖如圖5所示。

3.3 接收機抗干擾技術

雷達接收機方面的抗干擾技術［4］的數量也是非常多的。這是因為，在接收機方面進行改裝比起天線或者發射機來講更容易、更便宜、更合理，而且抗干擾措施是被動的，不易被敵人發現?？垢蓴_技術有寬動態范圍接收機（如對數接收機、線性－對數接收機)、瞬時自動增益控制電路、“寬－限－窄”電路、檢波延遲控制電路、快速時間常數電路、近程增益控制電路、微波抗飽和電路［6～7］等。這里只討論一下幾種典型的抗干擾電路：

1)“寬－限－窄”電路

“寬－限－窄”電路［25］就是在寬帶中放后再與限幅器和窄帶中放（與信號脈寬匹配)級聯形成電路，其組成框圖如圖6所示。

圖6 寬－限－窄電路原理框圖

“寬－限－窄”抗寬帶噪聲調頻干擾系統包括：寬帶放大器、限幅器和窄帶放大器，綜合利用了頻域和時域抗干擾原理，多次“整削”寬帶噪聲調頻干擾的能量，同時又充分保護目標回波信號能量不受損失，可極大地改善系統信干比，從而極大地降低雷達虛警概率、提高發現概率，因而是抗寬帶噪聲調頻干擾的一種有效抗干擾技術。

2)瞬時自動增益控制電路

瞬時自動增益控制（IAGC)［1～24］電路是用于雷達接收機中頻部分的抗過載電路，它能有效地防止由等幅波干擾、寬脈沖干擾和低頻調幅干擾等強干擾信號所引起的接收機中頻放大器過載。與常規自動增益控制電路的工作原理基本相同，也是利用了負反饋原理，根據接收干擾信號電平的變化，自動調整中頻放大器的傳輸增益。不同的是瞬時自動增益控制電路響應更快，即要求該電路的慣性要小。它的原理方框圖如圖7所示。

圖7 IAGC電路原理方框圖

3.4 信號處理抗干擾技術

現代信號處理技術能夠使雷達接收機抗干擾性能得到較大改善，常見信號處理技術在抗干擾方法有：

1)積累技術［8～9］：用積累技術抗噪聲干擾的原理，是充分利用信號和噪聲之間在時間特性和相位特性上的區別，來完成在噪聲背景中對信號的檢測。相參積累同時利用了信號的幅度和相位信息，信噪比提高較多。理想的相參積累，信噪比可以提高N倍（N為積累的脈沖數)，但技術上實現比較困難。非相參積累只利用了信號的幅度信息，而完全損失了相位信息，因此效果比相參積累差些。

2)相關技術：相關是搜索、跟蹤、制導或引信系統處在惡劣工作環境時采用的一種檢測處理技術。它的依據是：收到的數據和它經過一定延遲以后的數據之間的聯系或相關性（自相關)，收到的數據與本機參考數據之間的聯系或相關性（互相關)，以及信號的其他任意組合之間的聯系或相關性。其目的在于改善受干擾的雷達系統正常工作的能力，或開發利用自然干擾和敵方輻射信號的資源。

3)恒虛警處理（CFAR)［5，11，26］：現代雷達廣泛采用恒虛警處理，其主要功能就是對云雨、氣象雜波、地（海)雜波［22］進行歸一化處理，以提高雷達在各種干擾情況下的檢測能力。雷達采用恒虛警處理，特別是采用兩道門限［18］處理的方案，具有抗強噪聲干擾、改善雷達顯示背景和提高雷達信號處理的能力。

4)動目標顯示（MTI)和動目標檢測（MTD)［12］：動目標顯示、動目標檢測及其與頻率捷變的兼容。動目標顯示是一種利用運動目標回波信號的多普勒頻移來消除固定目標回波的干擾而使運動目標得以檢測或顯示的技術。動目標檢測則是在動目標顯示基礎上發展起來的技術，它可在頻域上分離開有用目標和雜波，降低背景雜波的干擾。這兩種技術是對抗無源干擾的有效措施。

5)干擾源尋的（HOJ)［27］：用于導彈制導接收機的抗干擾技術，它把由目標發出的干擾信號作為制導信號，也稱為被動跟蹤干擾源。采用干擾源尋的方式使敵方不敢輕易施放干擾，是一種最積極的抗干擾方式。

4 現代雷達抗干擾方法發展趨勢

隨著現代雷達的對抗技術的不斷發展，各種干擾措施均有一定的針對性，沒有也不可能有一種萬能的抗干擾方法。隨著干擾環境的日趨復雜，僅僅采取單一類型的抗干擾措施也是很難奏效的，抗干擾技術應向綜合抗干擾的方向發展。

1)多種抗干擾技術相結合。隨著現代雷達的對抗技術的不斷發展，各種干擾措施均有一定的針對性，沒有也不可能有一種萬能的抗干擾方法。隨著干擾環境的日趨復雜，僅僅采取單一類型的抗干擾措施也是很難奏效的，抗干擾技術應向綜合抗干擾的方向發展

2)雷達組網和傳感器數據融合［13］。多部雷達組網可根據敵情主動控制網內各雷達系統的工作狀態，實現雷達群合作反干擾工作方式，如隨機閃爍式開機、多機接收、假發射機引誘而低截獲概率的真發射機在掩護下工作等。隨著網絡技術的不斷成熟，雷達組網也成為一個熱門話題。雷達組網一旦形成，其整體的抗干擾水平將會有相當大的改善。

3)多種智能方法的綜合應用［14］。這些智能方法包括神經網絡方法、模式識別方法、遺傳算法等等。其中，神經網絡技術因為其“黑箱”功能所表現出的自學習、自組織、非線性、大規模和并行分布處理等特性，已在眾多領域的應用中取得了引人注目的成果。模式識別方法是將目標和干擾看作空間不同的模式類，運用模式識別技術定義其特征因子并進行分類識別。它與神經網絡方法相結合則是智能模式識別方法，在應用于雷達抗干擾中就更具有研究價值，在這方面進行的研究主要有運用模式識別方法提取目標與干擾的特征，然后設計神經網絡分類器進行分類，最終實現雷達抗干擾?？梢灶A見，將神經網絡、模式識別、遺傳算法還有模糊理論等智能方法有機結合，綜合應用，將會進一步提高雷達的抗干擾性能。

4)新體制雷達的開發與應用［23］。新的雷達抗干擾方法會對雷達的體制提出新要求，而新的雷達體制的發展又會為新方法的應用提供平臺。近年來開發的許多新體制雷達，比如相控陣雷達、超視距雷達、雙多基地雷達、無源雷達等，它們的雷達抗干擾性都能得到不同程度的提高。

5 結語

本文對雷達抗干擾技術進行了綜述，重點對現有雷達抗干擾技術做了較詳細的總結，并對其發展趨勢進行了探討?，F今，高新技術的發展促使雷達干擾與抗干擾之間的對抗越來越激烈。雷達的抗干擾需要對雷達各分系統采取合適的抗干擾措施才能提高雷達的整體抗干擾能力。同時，抗干擾技術需要與適當的戰術相結合才能發揮更佳的效能。

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