一種用于產生雷達目標及干擾信號的模擬系統

周 鈞

(中國人民解放軍92941部隊5分隊 遼寧 葫蘆島 125000)

0 引言

近十年來，隨著信息技術的發展進步，電子戰技術[1]也得以飛速發展，現代電子戰裝備呈現出高度集成化、綜合化和智能化的發展趨勢，可以在全空域、全頻域和全時域產生高強度、多樣式和有針對性的電子干擾，嚴重影響雷達等電子裝備在實戰環境下的作戰能力。因此，準確地定量檢驗和評估雷達或導引頭等電子裝備在復雜電磁環境[2]下的作戰能力顯得非常必要，需要構建貼近實戰的電子戰場景，如遠距離支援干擾、隨隊干擾[3]和自衛干擾場景等，并模擬產生各種電子戰場景下的目標回波和干擾信號。本文介紹了雷達目標及干擾信號產生模擬系統的組成及功能、系統工作原理，并對系統的典型應用進行了舉例說明。

1 系統介紹

1.1 系統功能及組成

雷達目標及干擾信號產生模擬系統采用近距離遠場輻射模式，以應答方式模擬目標對雷達信號的反射過程，模擬產生目標雷達回波信號(飛機目標、巡航導彈、彈道導彈等)、雜波信號[4](地雜波、云/雨氣象雜波、箔條雜波等)和有源電子干擾信號等，用于雷達或雷達導引頭的系統聯調、精度標校、模擬檢飛以及設備在役使用期間的性能檢查評估，也可用作反艦導彈飛行試驗中的有源雷達誘餌系統。

雷達目標及干擾信號產生模擬系統主要由接收/發射天線、下變頻、中頻信號處理、上變頻、頻綜以及系統控制等模塊組成，其組成框圖如圖1所示。

接收天線和發射天線采用相同的天線組件，主要有收/發天線分置和收/發天線共用兩種連接方式，分別對應收發同時工作模式和收發分時工作模式；下變頻主要由限幅器、低噪聲放大器、AGC、濾波器及混頻器等設備組成；中頻信號處理主要由高采樣率AD、DA器件、高速FPGA器件、大容量動態存儲器、高速雙口靜態存儲器以及外圍接口電路組成；上變頻主要由濾波器、混頻器和放大器等設備組成。

1.2 系統工作原理

雷達目標及干擾信號產生模擬系統的工作原理框圖如圖2所示。

系統工作時，接收天線接收被試雷達輻射信號并輸出至下變頻模塊。下變頻模塊對輸入信號進行限幅、濾波、AGC、低噪聲放大和混頻處理，AGC自動增益控制實現對輸入信號的幅度測量跟蹤，使得處于動態范圍內不同功率電平的輸入信號經下變頻模塊處理后，均能輸出幅度相對穩定的中頻信號至中頻信號處理模塊。中頻信號處理模塊對輸入的中頻信號進行采樣、測幅、測頻等處理，生成PDW送系統控制；同時，根據系統控制要求，對輸入信號進行目標信號調制、雜波信號調制或干擾信號調制，并將調制后的數字信號經DA處理后輸出至上變頻。在上變頻模塊完成調制信號的濾波、混頻和放大處理，輸出射頻信號至發射天線，對準被試雷達或雷達導引頭輻射目標/雜波/干擾信號。系統控制模塊主要完成系統的人-機交互控制，實現系統工作模式、工作參數的設置和下載，控制下屬分系統有序、協同工作，并對系統工作參數和工作狀態進行顯示。

1.3 輸出功率分析

假設被試雷達的發射功率為Pr，雷達天線增益為Gr，則目標回波功率為：

(1)

(1)式中Pr為被試雷達發射功率，Gr為被試雷達天線增益，σ為目標雷達截面積，Lr為雷達系統損耗。

本系統在距離被試雷達為Rs處模擬產生目標信號，被試雷達接收到的模擬目標信號功率為：

(2)

(2)式中Pst為本系統發射功率，Gs為本系統發射天線增益，Gr為被試雷達天線增益。

采用本系統模擬產生雷達目標回波信號時，應使得雷達接收的真實目標回波功率與模擬目標信號功率相等，即：Pi=Pi′，得到本系統產生雷達目標信號的有效輻射功率為：

(3)

另外，雷達目標回波功率具有一定的起伏特性。目標起伏類型一般可用Swelling Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ模型來描述[5]，本系統可根據模擬的目標類型進行相應的幅度調制。

本系統模擬產生干擾信號時，根據測定被試雷達天線口面干擾功率密度的方法來定量模擬實戰環境下雷達接收到的干擾信號。

2 系統典型應用

2.1 遠距離支援干擾場景構建

典型的遠距離支援干擾作戰場景態勢如圖3所示，電子戰飛機掛載干擾吊艙在對方防區以外空域作橢圓形盤旋飛行，向突防陣地施放有源電子干擾，掩護己方機群編隊向對方陣地突防。遠距離支援干擾作戰時，電子戰飛機施放的干擾樣式以阻塞式噪聲干擾和掃頻干擾式噪聲干擾為主。

采用雷達目標及干擾信號產生模擬系統構建遠距離支援干擾作戰場景的設備布設如圖4所示。三套模擬系統按試驗規劃布設在被試雷達陣地，其中，位于中間位置的模擬系統模擬產生突防機群編隊的雷達目標信號，位于兩側的模擬系統則模擬產生實戰場景中的電子戰飛機施放的有源電子干擾信號。

某雷達在本系統構建的遠距離支援干擾場景下對空中目標的探測威力如圖5所示。圖中由遠至近3條曲線分別對應被試在無干擾、有干擾并采取反干擾措施和有干擾未采取反干擾措施狀態下對空中目標的探測威力，定量測試和評估被試雷達的探測能力和反干擾能力。

2.2 隨隊干擾場景構建

典型的隨隊干擾作戰場景態勢如圖6所示，電子戰飛機掛載干擾吊艙伴隨突防機群一起向對方陣地突防，突防過程中向對方陣地施放有源電子干擾，掩護己方機群編隊向對方陣地突防。隨隊干擾作戰時，電子戰飛機施放的干擾樣式因掛載的干擾吊艙而異，既可施放壓制式噪聲干擾，亦可施放欺騙式干擾。

采用雷達目標及干擾信號產生模擬系統構建隨隊干擾作戰場景的設備布設如圖7所示，兩套模擬系統按試驗規劃布設在被試雷達陣地，其中一套模擬系統模擬產生突防機群編隊的雷達目標信號，另外一套模擬系統則模擬產生實戰場景中的電子戰飛機施放的有源電子干擾信號，兩套模擬系統相對被試雷達的方位夾角應小于被試雷達波束寬度。

采用雷達目標及干擾信號產生模擬系統除了可以構建上述典型的電子戰場景外，通過合理的組合和布設，可以構建組合干擾、協同干擾等其他典型電子戰場景。

另外，采用無人機掛載模擬系統的方式，模擬反艦導彈對海作戰場景中的舷外雷達誘餌，如美、澳聯合開發的“納爾卡”(Nulka)Mk 234懸停火箭有源雷達誘餌、英國的“海妖”(Siren)傘降有源雷達誘餌、美國海軍研制的“急切”(Eager)空中系留無人機誘餌和飛行雷達目標(FLYRT)無人機誘餌等[6]，為反艦導彈飛行試驗提供舷外有源雷達誘餌干擾信號。

3 結束語

本系統采用高速高性能的信號處理架構和軟件無線電技術，是一個標準化、開放式的平臺，具有很強的功能拓展能力，適應于各種體制雷達和導引頭，模擬產生試驗所需的各種雷達目標信號、雜波信號和干擾信號。系統采用小型化設計，適應地面架設、無人機掛載等多種使用方式，通過合理的規劃布設，逼真構建遠距離支援干擾、隨隊干擾等各種貼近實戰的電子戰場景，定量測試和評估被試雷達和導引頭的探測性能和反干擾性能，將為武器系統在復雜電磁環境下的作戰能力檢驗和提升發揮重要作用。