雷達同頻干擾機理及抗干擾措施研究

摘 要： 雷達間的同頻干擾屬于雷達內部電磁兼容問題的一部分。同頻干擾嚴重影響雷達對目標的正常探測與跟蹤，嚴重時會導致接收機前端損壞，需采用抗干擾措施消除。對雷達同頻干擾的危害進行介紹，分析同頻干擾產生的機理，給出了降低或消除雷達同頻干擾的有效技術措施。結果表明，雷達間同頻干擾產生方式多樣，抗干擾措施可以有效降低同頻干擾，但都存在局限性。消除同頻干擾最好在雷達設計之初就總體考慮。

關鍵詞： 同頻干擾； 雜散信號； 極化方式； 鏡像頻率

中圖分類號： TN974?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）07?0016?03

0 引 言

隨著現代電子信息技術的發展，無線電技術大量應用于各種武器裝備，使得戰場上的電磁環境變得日益復雜[1]。在復雜電磁環境下，武器裝備之間的干擾問題也大量顯現出來，這些問題得到了人們的重視并為此開展了大量研究工作[2?4]。

在實際使用過程中，同型號或工作頻率相近的多臺雷達同時開機工作時不可避免地受到同頻干擾的影響。這種干擾具有干擾功率高、主副瓣干擾同時存在及相差干擾的特點。雷達之間的同頻干擾會在雷達目標顯示器上產生大面積的干擾信號，嚴重影響雷達對正常目標的探測與跟蹤而且同頻干擾功率較高，易造成接收機過載從而導致前端硬件損壞等嚴重后果[1?3]。因此深入分析同頻干擾機理，研究抗同頻干擾措施降低或消除雷達之間的干擾具有重要現實價值。本文就同頻干擾特征、干擾產生機理進行分析，并給出了抗同頻干擾的有效措施。

1 同頻干擾特征及危害

1.1 同頻干擾的特征

雷達同頻干擾是距離較近兩部或多部雷達同時工作，因頻率相近和極化方式相同而受到的干擾[2]。進入接收機的同頻干擾信號可能直接來源于另一部雷達的發射信號，也可能是由另一部雷達發射信號經過目標、地物等反射形成。

同頻干擾可分為同步同頻干擾和異步同頻干擾兩大類[4]。兩部雷達同時工作，若施加干擾的雷達脈寬大于或等于兩部雷達脈沖重復周期之差，則干擾為同步同頻干擾，反之則為異步同頻干擾。在雷達距離顯示器上，同步干擾表現為干擾回波沿著距離顯示器快速勻速運動，異步干擾表現為干擾回波在距離顯示器上不同位置快速閃爍。

圖1和圖2分別顯示了同步干擾和異步干擾信號隨時間（[t]）的變化關系。

圖1 同步同頻干擾

圖2 異步同頻干擾

1.2 同頻干擾的危害

同頻干擾的危害主要有以下幾點：

（1） 嚴重影響目標的識別與檢測。當雷達受到同頻干擾，特別是同步同頻干擾，目標顯示器產生大面積干擾，真實目標回波信號被干擾遮蓋，無法發現識別目標。

（2） 破壞雷達對目標的跟蹤。雷達正處于目標跟蹤狀態，若此時干擾信號出現在跟蹤波門內會導致天線抖動、影響測量精度。假若同頻干擾信號功率較目標回波信號強，雷達將會自動跟蹤上波門內的干擾信號，造成跟蹤目標丟失[5]。

（3） 雷達作用距離大幅縮短。現在雷達多采用恒虛警門限檢測，同頻干擾信號進入接收機會抬高檢測門限，使雷達靈敏度降低。同時高功率的同頻干擾信號超過接收機動態范圍，降低接收機增益，這都會大幅縮短雷達的作用距離[6]。

2 同頻干擾產生機理

同頻干擾產生的原因有很多，下面對主要的幾點原因進行說明。

2.1 雷達發射脈沖信號頻率雜散干擾

雷達頻綜產生的信號有單載頻脈沖信號、線性調頻信號、脈沖串等，這些信號頻譜都有一定展寬，存在雜散，同時放大鏈也存在噪聲。頻綜所產生的信號由行波管或速調管等放大鏈進行放大，由天線系統發射出去。若此時兩部雷達工作頻率接近，發射信號中的雜散及放大鏈中的噪聲將會落入另一部雷達接收機帶寬之內，從而形成干擾[4]。

2.2 鏡像頻率干擾[7]

在雷達接收機中，中頻信號由接收到的高頻信號[（fS）]與本振[（fLO）]進行混頻產生。如果干擾信號載頻[（fS1）]正好為鏡像頻率，與本振混頻后同樣會落入接收機中頻帶寬之內，此時雷達會受到干擾。例如某雷達中頻為36 MHz，為上變頻模式（雷達發射信號頻率大于本振頻率），中頻帶寬為BIF。若干擾信號頻率較該雷達本振頻率低36 MHz ±BIF時，雷達同樣會受到干擾。雷達鏡像干擾產生示意圖如圖3所示。

圖3 鏡像干擾示意圖

2.3 本振頻率雜散

相參雷達為了獲得高的頻率穩定度和相位穩定度，大都采用了直接式和鎖相環混合式頻綜。雷達本振由頻綜內部多種頻率的振蕩信號經過混頻、倍頻后得到，而振蕩信號在傳輸過程中由于失配、失真等也會產生其他一些頻率分量，這些頻率分量經過相互交叉調制形成無數雜散信號[5]。因此相差雷達本振信號是多頻點的，存在雜散。而非相參雷達，本振頻率直接來源于返波管等，這些本振源存在噪聲，頻譜不純，頻率同樣存在雜散。由于雷達本振信號存在雜散，即使兩部雷達工作頻率不相同，若一部雷達的發射信號進入另一部接收機后與本振混頻后產生的中頻信號在接收機中頻帶寬之內時，也會形成同頻干擾[4]。

3 抗同頻干擾的幾種技術途徑

3.1 降低進入接收機的同頻干擾能量

雷達工作頻率錯開是降低進入接收機的同頻干擾能量的最有效的方法。這種方法的本質就是讓其他雷達所發射的信號與本雷達本振混頻后的中頻信號不在接收機中頻帶寬之內。但實際應用中，兩部雷達頻率相差20倍中頻帶寬，仍不能有效消除干擾。這主要是因為發射信號頻譜純度不高、頻率范圍較寬，發射信號中的雜散容易進入其他雷達接收機內，同時接收機本振雜散頻點較多及中頻濾波帶外抑制性差，都會形成干擾[6]。

雷達分別使用不同的極化方式也是一種降低同頻干擾能量的重要方法[8]。此種方法是改變雷達接收天線的極化方式使其與干擾信號正交，達到完全失配，可在很大程度上降低進入接收機的干擾信號能量。在實際應用中，例如將雷達接收機的極化方式設置為水平線極化，垂直極化方式的干擾信號不能進入雷達接收機；同樣將雷達接收機的極化方式設置為右旋圓極化，左旋極化方式的干擾信號不能進入雷達接收機。如果多部雷達同時工作，通過改變極化方式抗同頻干擾較為困難[9]。

3.2 干擾形式轉換

同步同頻干擾目前在技術上尚沒有有效的解決措施，但是可把多部同頻工作的雷達重復周期互相錯開，把同步同頻干擾轉換為異步同頻干擾，然后通過使用反異步干擾的方法來消除[2，10]。正常工作時，相鄰周期雷達目標回波信號會出現在相同的距離單元上，因此相鄰周期目標回波信號能量之差幾乎為零。當多部雷達重復周期完全錯開以后，相鄰周期干擾信號會出現在不同的距離單元上，其能量之差遠大于相鄰周期目標回波信號，因此可以設定合理的門限進行判定，將回波信號與干擾信號區分。若判定為異步干擾則進行干擾抑制，同時將本周期回波信號值進行存儲，用于下一個周期的比較。異步干擾判定如圖4所示。

圖4 異步干擾判定原理圖

改變雷達重復周期，不同雷達周期間隔至少應該大于雷達的脈沖寬度才能有效進行反異步干擾。當多部雷達同時進行反異步干擾，雷達重復周期調整會較大。若雷達發射峰值功率保持不變，調整雷達重復周期，會升高或降低發射機的平均功率，從而可能影響雷達探測距離[2]。

4 結 語

本文著重對同頻干擾產生機理進行分析，給出了降低或消除同頻干擾的幾種抗干擾措施。可以通過改變雷達工作頻率使雷達工作頻率之間錯開，調整雷達的重復周期后采用相鄰周期反異步干擾等方法來消除同頻干擾。同頻干擾產生方式多樣，降低或消除同頻干擾的方法存在局限性，因此消除雷達間的同頻干擾是一個多種方法相結合的綜合處理過程。

參考文獻

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