軟硬武器協同反導中的電磁兼容問題研究＊

鄒積斌 姜 寧

（1.海軍大連艇學院研究生管理大隊 大連 116018）（2.海軍大連艦艇學院信息作戰系 大連 116018）

1 引言

隨著驅護艦上雷達、電子對抗、通信等電子設備的增加，艦艇內發射機的輻射功率、接收機的靈敏度、天線的增益不斷提高，編隊內部各種不同種類的電子設備的電磁互擾情況變得越來越嚴重，嚴重影響了對空防御的效果。

美國和俄羅斯等國在電磁兼容研究和應用方面達到了很高的水平。國內對電磁兼容問題已越來越重視，在新造艦艇時，已考慮解決該問題，并在相關設備上進行了改進。但是這些設備只能解決技術上存在的問題，對作戰使用中，瞬息萬變的戰場環境對軟硬武器的使用中可能產生的電磁兼容問題考慮得不夠。

電子設備在共同的電磁環境中能一起完成各自功能的共存狀態稱為電磁兼容性。電磁兼容分技術上的電磁兼容性和使用上的電磁兼容性，這里只考慮使用上的電磁兼容問題。電子設備使用上的電磁兼容性與它們使用的頻域、空域和時域有關。如果這三個因素都不相關，電磁是兼容的；如果任意兩個因素相關，而另一個因素不相關，電磁也是兼容；只有三個因素都相關，電磁才不兼容。

2 軟硬武器協同反導的流程和手段

艦艇上用于對抗反艦導彈的硬武器包括中遠程艦空導彈和近程反導艦炮武器系統，限于文章篇幅，本文主要對艦空導彈進行研究。軟武器是指艦艇裝備的電子戰系統，主要采用電子對抗的方式對敵反艦導彈進行迷惑和干擾，使其不能正常發揮作用，從而達到保護己方艦艇的作用。

2.1 艦空導彈反導的基本流程

艦空導彈武器系統接收由作戰指揮系統發來的目標指示信息后，跟蹤雷達搜索發現目標，并實施穩定跟蹤，艦空導彈發射后，跟蹤雷達需要持續獲取目標和己方艦空導彈的運動信息，實時把數據發送給中心計算機，并由中心計算機形成制導指令，完成對艦空導彈的遙控制導，直至命中目標。由于反艦導彈目標小、運動速度快，一旦受到某種干擾，影響了跟蹤雷達對目標的跟蹤，導致丟失目標，那么跟蹤雷達從搜索至重新實施穩定跟蹤需要花費較長的時間，同時在這段時間內，系統無法對艦空導彈實施精確制導，從而會大大降低艦空導彈武器系統的作戰效能。因此，得出結論為：

1）在有預警機引導的情況下，應發揮艦空導彈最大射程。

2）單艦無預警機引導情況下，發現目標后應首先使用硬武器進行抗擊。

2.2 電子戰反導的基本流程

艦艇上裝備的電子戰系統的干擾方式分為有源干擾和無源干擾。有源干擾又分為有源壓制性干擾和有源欺騙性干擾。無源干擾通常包括沖淡干擾、質心干擾和煙幕干擾三種。而反艦導彈攻擊艦船一般經過雷達探測引導、發射、巡航、末端制導系統開機搜索、目標鎖定攻擊五個階段。干擾設備可針對反艦導彈攻擊的不同階段，實施層次防御。

1）艦艇雷達偵察告警設備發現敵搜索雷達信號開機搜索目標時，應首先使用有源噪聲干擾，其主要原理是利用有源干擾機發射的干擾信號“淹沒”本艦的雷達回波，使敵雷達觀察不到目標回波，從而達到隱真示假的作用；隨后，還可以配合使用遠程箔條干擾火箭向本艦周圍數公里距離發射若干箔條彈，形成多個雷達假目標，且箔條云雷達截面積應與被掩護艦艇相當，使敵雷達難以判別真假；

2）偵察雷達中敵搜索雷達信號消失時，立即停止電子干擾，我艦對空偵察設備加強對空預警探測，并對重點方位加強觀察瞭望。

3）艦偵察雷達中再次發現敵搜索雷達信號或火控雷達信號時，不要立即使用沖淡干擾，因為目前各國反艦導彈射程普遍達到200km甚至更多，沖淡干擾的箔條云會有6min左右的留空時間，敵導彈速度按照300m／s計算，6min的飛行距離大概為108km，而導彈末制導雷達的開機距離大多為6km～22km，過早的使用沖淡干擾起不到任何作用，還是對我艦反導資源的一種浪費，為保證敵導彈末制導雷達開機時，箔條云在敵導彈雷達搜索范圍內，指揮員可以根據偵察雷達信號對敵機型號和所使用的導彈型號進行粗判，再決定實施沖淡干擾的具體時機（圖1）。

4）海軍艦艇裝備的相控陣雷達對雷達反射面積0.2m2，飛行高度25m的導彈目標，探測距離為25km左右，當目標飛行高度為10m時，探測距離僅為15km左右。當雷達發現目標，且航路仍然指向我艦時，可以視為敵反艦導彈已經對我艦進行目標鎖定，在不影響硬武器使用的前提下，應立即進行質心干擾（圖2）。

圖1 沖淡干擾示意圖

圖2 質心干擾示意圖

3 軟硬武器協同反導過程中可能存在的電磁問題

電子對抗系統一般由雷達偵察機、有源干擾機、無源干擾設備、系統控制臺組成。偵察頻段通常為2GHz～18GHz、有源干擾機干擾頻段為8GHz～18GHz、箔條彈干擾頻段為7GHz～18GHz、紅外彈干擾頻段為3～5和8～14，煙幕彈干擾頻段為1.06。

硬武器系統牽涉電磁波發射和接收的裝備有：目標指示雷達、跟蹤雷達、紅外跟蹤器、電視跟蹤器、導彈遙控指令發射等裝備。目標指示雷達頻段通常為2GHz～4GHz、跟蹤雷達頻段通常為12GHz～18GHz、紅外跟蹤器通常為8～12、電視跟蹤器頻段為可見光、導彈遙控指令發射裝置頻段通常為10GHz～15GHz、紅外引入器頻段為3～5、導彈遙控預制導指令發射裝置頻段為8GHz～12GHz、導彈后部遙控應答機，接收頻段為10GHz～15GHz、發射頻段為15～GHz18GHz。

3.1 有源干擾與硬武器使用

海軍裝備的有源干擾機的干擾頻段與對空導彈相控陣雷達的工作頻率，在頻域上是兼容的，不會出現電磁互擾現象，可以共同使用。電子對抗系統中的有源干擾頻段與硬武器系統中的跟蹤雷達頻段、導彈遙控預制導指令發射裝置頻段、導彈后部遙控應答機頻段都不兼容。

當我艦發現敵導彈末制導雷達信號時，通常不使用有源干擾機對敵導彈末制導雷達實施干擾，原因有三點：一是為了不影響艦空導彈對敵導彈攻擊效果；二是防止反輻射導彈或具有跟雜能力的導彈沿干擾波束跟蹤、攻擊我艦艇；三是目前艦載有源干擾機的干擾功率較小，干擾效果不理想。而且只能在敵反艦導彈距我艦15km以上時使用，以免影響跟蹤雷達，從而影響艦空導彈的使用。

3.2 質心干擾與硬武器使用

質心干擾形成的箔條云滯空時間較短（約為60s左右），但由于質心箔條云位置距離艦艇較近，仍然有較大可能對艦空導彈產生干擾。針對不同引導方式的反艦導彈分為紅外質心干擾和箔條質心干擾。為達成干擾，需要綜合分析多種相關因素，包括質心干擾彈發射的時機和方向、箔條云的有效反射面積、海區風向、以及艦艇的機動方向等。

當使用紅外質心干擾和毫米波箔條質心干擾時，無源干擾彈的干擾頻段同艦載硬抗擊武器系統的工作頻段不一致，兩者在頻域是電磁兼容的，可以共同使用。

當質心干擾使用厘米波箔條干擾彈時，箔條干擾彈與艦炮武器系統跟蹤雷達的工作頻率相關，需要討論兩者在時域和空域使用上的相關性，以確定其電磁兼容性。

3.3 沖淡干擾與硬武器使用

根據沖淡干擾和艦空導彈武器系統的使用特點，假設對抗同一批目標，沖淡干擾發射后最初一段時間內形成的箔條云不處于目標和艦艇之間，即箔條云不會對艦空導彈武器系統產生影響，那么這種情況下二者是兼容的。但由于沖淡箔條云具有較長的滯空時間（約6min），隨著艦艇運動、海區風向和風速的影響，三者的相對位置會產生變化，某一箔條云的位置可能會移動到了艦艇和反艦導彈之間，這時箔條云就會對艦空導彈武器系統產生干擾，影響系統對目標的跟蹤和對艦空導彈的制導。

4 軟硬武器使用中空域、頻域、時域管控中的一些原則

4.1 空域管控

對連續波或高重頻的設備同頻干擾時，通常不能采用時域管理。當設備的工作頻帶較窄，無法實施頻域管理，特別是無線電或衛星通信設備，其工作頻率不能自主變換，此時可采用空域管理。即當跟蹤設備天線處于某個對其它設備產生干擾的方位和仰角時，有伺服系統將天線方位和仰角信息通過控制設備發送到電磁兼容管控設備，有管控設備進行自動判斷，當天線角度進入方位Δθ或仰角Δβ時，管控設備自動向受干擾設備發送管理命令或提示，由管控設備自動采取規避措施，例如：由管理設備自動接通可瞬時控制的高頻濾波器等。

空域管理的原理簡單且實施方法簡便，可結合艦總體布置順勢利用，但由于艦總體尺度不大，空間有限一般難以完全奏效。特別地，當管理設備是需要全方位作戰的設備，則空間管理對設備作戰效能有一定影響。比如令某一雷達在某一水平方位角度a內不發波，那么這一雷達的空域損失可表示為W：W＝（a／b）·100%，其中a為受限的角度，b為雷達掃描的范圍。但是，如果不采取空域管理措施，那么受干擾的設備作戰效能損失率可能為50%，甚至于100%。

4.2 頻域管控

當能確定本艦電磁收／發設備之間的干擾僅存在于某些頻段或頻點，或工作于寬頻帶的發射設備對電引爆武器的威脅突出表現在某些頻段時，可根據電磁收／發設備的受控特點，錯開相互干擾設備工作載頻，使設備相互干擾消失或減弱，頻率管控能保證相關設備作戰同時使用。如果設備有多個工作頻段或可自適應變頻，則要詳細分析出現干擾可能的頻率點的實際使用情況及技術特點，統一規劃電磁設備使用頻段，盡量使用具有寬跳頻和抗同頻異步能力的設備。

頻域管控的主要措施有：1）錯開工作頻率或關閉某個頻段；2）采用跳頻和抗同頻干擾技術。

4.3 時域管控

時間分隔法的實質是使各部雷達的發射信號和視頻顯示（或是接收機）從時域上分開，不顯示干擾信號，從而達到抑制相互干擾的目的。干擾脈沖（發射脈沖）和抑制脈沖在時間上重合是抗干擾的基本條件，干擾脈沖從發射天線到接收天線在空中傳播的時間，小于信號沿“干擾源－中心轉接盒－受干擾設備”電纜的傳輸時間，那么這種重合就需要所有連接在一起的雷達設備提前于發射脈沖向電磁兼容保證系統發送信號，這個信號就是提前脈沖（啟動脈沖），提前脈沖的提前時間就是電磁波沿電纜和經過空中傳播所用時間不同而產生的時間差。這樣，當某部雷達將要發射脈沖時，先向電磁兼容保證系統送出一個提前脈沖，這個提前脈沖在電磁兼容保證系統的中心轉接盒里分壓，形成抑制脈沖再送到同一保護組的其它雷達，保證在這個抑制脈沖到達各部雷達的同時，本雷達的發射脈沖也正好到達，從而實現發射脈沖和抑制脈沖在時間上的重合。

5 結語

為了提高艦艇在未來海戰中的生存能力，必須最大發揮各種艦載軟硬武器的作戰潛力。目前，軟硬武器協同使用的兼容性問題是限制二者綜合運用的重要因素，本文在通過分析艦空導彈和電子戰系統各自作戰流程的基礎上，得出協同使用中可能出現不兼容問題的節點，同時還通過時域、頻域、空域三方面分析軟硬武器使用中的兼容性問題，為解決兼容性問題有一定的借鑒作用。

［1］秦劍冬，邢昌風，吳玲.艦載軟硬武器協同反導兼容性問題研究［J］.艦船科學技術，2012，34（7）：114－117.

［2］姜寧.艦艇編隊無源干擾作戰使用問題的探討［J］.航天電子對抗，2000（1）：78－81.

［3］黃清云，夏惠誠，徐亞光.艦艇電磁兼容管控效果分析［J］.指揮控制與仿真，2010，32（6）：20－23.

［4］王紅軍，戴耀，陳奇.艦艇電子對抗原理［M］.大連：海軍大連艦艇學院，2009.

［5］姚曉白.052C艦單艦防空火力分配研究［D］.大連：海軍大連艦艇學院碩士學位論文，2003.

［6］姜寧，王峰，郝立波.軟硬武器綜合反導作戰電磁兼容問題研究［C］／／海軍水面艦艇綜合防空反導理論與實踐研討會論文集，2002：88－91.

［7］卞慧興.艦載干擾發射機內電磁兼容措施［J］.艦船電子對抗，1999（2）：8－14.

［8］王鼎奎，宋文斌.艦載電子對抗系統電磁兼容設計［C］／／四川省電子學會電子戰專委會第九屆學術年會論文集，2001，8：42－45.

［9］海軍電子對抗戰術基礎［M］.北京：海潮出版社，2003.

［10］潘世田.艦載軟硬武器使用中電磁兼容問題的探討［J］.飛航導彈，2001（12）：38－42.