機載預警雷達抗支援干擾措施研究

姚 丹

（中國電子科技集團公司38所，合肥230088）

0 引 言

預警機將雷達裝上飛機，提高了雷達的視距，減小了低空盲區，是反低空突防的利器。預警機作為空中機動指揮平臺，指揮引導己方戰機對敵方目標進行精確打擊。它既具備戰略價值，又具備戰術價值，可作為核心節點建立和維持一個作戰體系。在機載任務電子系統中，雷達是獲取情報最主要的傳感器，是預警機任務電子系統的核心裝備。因此，雷達性能的優劣，直接決定了預警機的性能。

現代戰爭中，電子戰日益激烈，對雷達干擾技術的日益進步驅動雷達抗干擾技術的不斷提升，而抗干擾能力的高低是直接決定雷達威力能否發揮的關鍵，因此，預警雷達抗干擾性能的優劣甚至能決定一場戰役的勝負。

1 遠距離支援干擾介紹及原理

在遠距離支援干擾情況下，干擾機遠離雷達和目標，通過輻射強干擾信號掩護目標。它的干擾信號主要從雷達旁瓣進入雷達接收機［1］。因雷達天線主瓣較窄，在遠距離支援干擾模式下，干擾機通過發射強電磁信號進入雷達天線副瓣，從而使接收機飽和，目標淹沒在噪聲之中，導致雷達無法有效地檢測目標。

1.1 遠距離支援干擾方式介紹

由于靈巧噪聲干擾既具備欺騙干擾又具備噪聲干擾的特點，目前已成為支援干擾所采用的主要方式。隨著數字射頻存儲技術的發展，其在電子戰中也得到越來越廣泛的應用。

由于脈沖多普勒雷達的相參特性，致其無法進行脈組內頻率捷變。干擾機可通過其相參脈沖串精確引導干擾信號，使干擾信號頻率誤差控制在kHz量級內。同時干擾信號可根據實際需要選擇不同的干擾信號帶寬，對目標雷達的頻率和距離維進行干擾。

干擾目標信號經過天線接收、補償放大、下變頻至中頻信號送至數字射頻存儲器（DRFM），處理之后對信號進行上變頻輸出被干擾雷達復制脈沖，和噪聲發生器相加后，產生干擾波形。對于遠距離支援干擾，干擾機只需要接收從雷達天線副瓣發射的一個脈沖便可對準雷達的頻率，故可以使用這種噪聲干擾來對付機載預警雷達［2］。

1.2 遠距離支援干擾下雷達方程推導

雷達、干擾機和目標機的位置關系如圖1所示。

圖1 雷達、干擾機和目標機位置關系圖

目標回波功率為：

式中：Pt為雷達發射功率；Gt為天線增益；σ為目標機雷達截面積（RCS）；λ為雷達工作波長；R為雷達到目標機距離；Ls為雷達損耗因子。

進入雷達接收機的干擾信號功率為：

式中：Pj、Gj為干擾機發射功率和天線增益；γ為干擾信號對雷達天線的極化損失；G′為雷達天線在目標機方向增益，一般認為是旁瓣增益；Rj為雷達到干擾機之間的距離；Br和Bj為雷達和干擾機的帶寬；Lj為干擾機發射損耗因子。

此時，雷達方程為：

式中：D0為雷達檢測因子。

1.3 干擾實驗效果分析

圖2～圖7給出了遠距離支援干擾實驗效果，從此次實驗效果看，抬高了雷達噪底的同時，在某些頻道上形成了一定數量的假目標；從工作畫面看，雷達威力有一定的下降，并在點跡預處理數據分析中發現假目標，下面分別給出不同干擾模式下的結果。

圖2 旁瓣干擾效果圖

圖3 旁瓣干擾頻譜分析

圖4 距離欺騙干擾效果圖

圖8和圖9是雷達在欺騙干擾和噪聲干擾下工作畫面。

2 抗支援干擾的措施研究

2.1 機載預警雷達組成與工作原理

脈沖多普勒（PD）雷達依靠目標的多普勒效應提高對目標的檢測能力，當雷達的發射信號被具有徑向速度的目標反射后，目標回波信號的載頻相對于雷達發射載頻發生了偏移，即多普勒頻偏。

圖5 距離欺騙干擾頻譜分析

圖6 窄帶多普勒干擾效果圖

圖7 窄帶多普勒干擾頻譜分析

圖8 欺騙干擾下雷達工作畫面

圖9 噪聲干擾下雷達工作畫面

由于PD雷達有良好的雜波抑制能力，具備利用目標的多普勒效應從強地雜波中檢測目標的能力，因此，機載預警雷達一般采用PD體制。系統包括主天線、保護天線、頻率源、接收機、信號處理、數據處理機以及顯控系統。其中接收機包括和通道、差通道、保護通道等，差通道作為測角使用。在天饋系統中安裝有全向保護天線，接收機中包含保護通道，以達到抑制強副瓣雜波的目的。

2.2 抗干擾措施

抗干擾措施主要包括以下幾種：

（1）低副瓣天線技術

從式（3）可以看出，在支援干擾雷達方程中，雷達作用距離和天線副瓣成反比關系，副瓣越低，則探測威力越大；副瓣越高，探測威力則越小。

（2）脈組間頻率捷變技術

因PD雷達的相參特性，雷達無法進行脈間頻率捷變，脈組間頻率捷變技術仍然是抗有源噪聲干擾的有效手段，它能在寬的頻帶內快速改變雷達工作頻率，這樣就迫使干擾機的頻帶加寬，因而使干擾機的功率密度下降，干擾的有效性下降。干擾功率密度下降的倍數，等于雷達捷變頻帶寬與雷達工作瞬時帶寬的比值。圖10給出未采用頻率捷變的干擾頻譜示意圖，從圖11可以看出，采用頻率捷變后，干擾功率被“稀釋”。

圖10 未采用頻率捷變技術的干擾信號頻譜

（3）副瓣匿影

雷達設計了旁瓣匿影功能，用以對抗強副瓣干擾。副瓣匿影原理圖如圖12所示。

從該圖可以看出，若主通道信號大于輔助通道信號，則保留信號；若主通道信號小于輔助通道信號，則認為信號從輔助通道進入，丟掉信號。

圖11 采用頻率捷變技術的抗干擾示意圖

圖12 雷達副瓣匿影原理圖

（4）副瓣對消技術

副瓣對消（SLC）技術是一種常用的雷達抗有源干擾技術，由于雷達主瓣窄，增益高，具有很強的方向性，所以有源干擾信號從主瓣進入的概率小；由于副瓣天線較寬，干擾信號極易從天線的副瓣進入。為了抑制干擾，通常副瓣增益比較低。當雷達處于極強的有源干擾環境時，目標信號極易淹沒在噪聲中，從而導致目標無法被有效檢測。

圖13給出了副瓣對消原理框圖，SLC技術是利用輔助天線接收的干擾信號來壓低主瓣或副瓣進來的干擾信號［3］。在接收天線附近安裝若干個輔助天線，該天線主瓣較寬，增益與主天線的平均副瓣相當，為弱方向性天線。利用各天線接收的干擾信號，通過一定的自適應算法，得到N個輔助天線的加權系數。輔助天線信號經加權求和后，與主天線接收的干擾信號相減，使主通道的干擾輸出功率最小，從而達到副瓣對消的目的。圖14為對消后形成零點示意圖。

圖13 自適應對消原理圖

圖14 自適應零點形成圖

（5）發射捷變波形

通過發射不同種類波形，增加DRFM對信號參數估計的難度，以達到抗欺騙干擾目的。

（6）干擾指示

雷達對來自各個方位的回波信號背景基底進行評估，當某個方位存在明顯超過平均背景的信號時，可以判斷此方位存在干擾，雷達就會在此方位給出紅色干擾指示線。當存在干擾指示時，可采取適當措施以達到抗干擾的目的。

2.3 抗干擾結果

圖15給出雷達采用綜合抗干擾手段后，不同模式工作的結果。

從圖15可以看出，在采用綜合抗干擾手段之后，雷達作用距離明顯增大，目標航跡連續，說明抗干擾措施有效。

3 結束語

本文介紹了機載預警雷達的工作原理以及支援干擾的干擾原理及方式，推導出了在支援干擾環境下的雷達方程，并通過實驗驗證了干擾效果，同時結合作者經驗給出了相應的抗干擾措施。從某種程度上說，抗干擾難度大于干擾難度。而機載預警雷達要想提高在復雜電磁環境中的生存能力，必須不斷提高自身的抗干擾水平。

［1］趙國慶.雷達對抗原理［M］.西安：西安電子科技大學出版社，1999.

［2］史軍軍，姜秋喜，畢大平.一種有效的靈巧噪聲干擾技術［J］.航天電子對抗，2006，22（3）：41－43.

圖15 采用抗干擾措施效果圖

［3］陳伯孝.現代雷達系統分析與設計［M］.西安：西安電 子科技大學出版社，2012.