雷達(dá)支援干擾等效參數(shù)配置研究

翟瑞永 趙保洋 李正陽

(1.66109部隊 河北 秦皇島 066001；2.32179部隊 北京 100084)

0 引言

復(fù)雜電磁環(huán)境對戰(zhàn)場感知、指揮控制、效能發(fā)揮以及戰(zhàn)場生存等有嚴(yán)重影響和制約作用[1]。研究復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)干擾技術(shù)，是研究雷達(dá)抗干擾技術(shù)和方法的有力支持。合理配置地面干擾站來模擬空中電子戰(zhàn)飛機(jī)，構(gòu)建等效的復(fù)雜雷達(dá)干擾環(huán)境，提升雷達(dá)裝備和戰(zhàn)勤人員復(fù)雜電磁環(huán)境下的作戰(zhàn)能力。本文以地面車載式雷達(dá)干擾站為例，通過模擬敵方典型電子戰(zhàn)飛機(jī)EA-18G“咆哮者”干擾設(shè)備，遠(yuǎn)距離施放支援干擾信號，對我方現(xiàn)有搜索雷達(dá)進(jìn)行干擾，構(gòu)建等效于空中干擾飛機(jī)的支援干擾環(huán)境，研究等效雷達(dá)干擾環(huán)境的支援干擾參數(shù)配置。

1 支援干擾構(gòu)建需求

雷達(dá)支援環(huán)境構(gòu)建的目標(biāo)是為分隊訓(xùn)練提供貼近實戰(zhàn)的模擬電磁環(huán)境。構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境時，必須突出重點，把握需求。以作戰(zhàn)對象為目標(biāo)，構(gòu)建復(fù)雜程度不等的戰(zhàn)場電磁環(huán)境，同時，應(yīng)考慮戰(zhàn)場電磁環(huán)境的對抗性和針對性。為了達(dá)成最佳訓(xùn)練效果，復(fù)雜電磁環(huán)境的構(gòu)建必須遵循客觀逼真、針對性強(qiáng)、靈活可控的原則。從作戰(zhàn)實際出發(fā)，在時間、空間、頻譜和能量等方面，逼真地呈現(xiàn)與戰(zhàn)場相近的電磁環(huán)境；根據(jù)分隊訓(xùn)練對象和內(nèi)容，以滿足單兵訓(xùn)練、單裝訓(xùn)練、分隊訓(xùn)練、分網(wǎng)訓(xùn)練、聯(lián)合訓(xùn)練、對抗演習(xí)為需求構(gòu)建相應(yīng)的電磁環(huán)境；根據(jù)軍事訓(xùn)練方法和戰(zhàn)術(shù)想定需要，靈活設(shè)置復(fù)雜電磁環(huán)境狀態(tài)，并提供實時監(jiān)測和訓(xùn)練效果評估能力[2]。

2 構(gòu)建方法

2.1 模擬構(gòu)建

構(gòu)建復(fù)雜電磁環(huán)境主要是依托地面干擾站施放電磁信號，等效于空中目標(biāo)的有意干擾來實現(xiàn)。使用車載式或便攜式模擬器以空間輻射方式施放電磁信號等效模擬空中目標(biāo)，模擬實際的干擾環(huán)境。干擾站包括車載式和便攜式兩類，可模擬多種有意干擾，干擾樣式、干擾功率、干擾衰減、干擾參數(shù)可調(diào)，可模擬敵干擾飛機(jī)釋放的多種類型干擾[3]，實現(xiàn)模擬真實作戰(zhàn)中空中電磁壓制，檢驗防空兵分隊指揮員和雷達(dá)操作手干擾識別和有效抗擊的能力。

2.2 干擾設(shè)備到達(dá)雷達(dá)天線功率

參照典型場景，折算敵方典型電子干擾裝備到達(dá)被測試?yán)走_(dá)天線陣面處的干擾功率。干擾源施放干擾以一定波束寬度向外輻射，測試?yán)走_(dá)以天線有效接收面積來接收干擾。

(1)

式中：PR1——敵方典型電子干擾裝備到達(dá)測試?yán)走_(dá)天線陣面的干擾功率；P1——敵方典型電子干擾裝備的輻射功率；G1——天線增益；R1——敵方典型電子干擾裝備與測試?yán)走_(dá)之間的距離；A——測試?yán)走_(dá)接收陣面的面積[4]。其中，干擾信號帶寬調(diào)整到標(biāo)稱值，一般為敵方典型電子干擾裝備輸出功率密度對應(yīng)的帶寬；調(diào)整干擾輸出功率，并在被試?yán)走_(dá)天線陣面進(jìn)行測試，使被試?yán)走_(dá)天線陣面的干擾功率達(dá)到標(biāo)稱值；實裝對抗試驗中，干擾輸出功率應(yīng)保持標(biāo)定的功率。

2.3 等效方程

(2)

式(2)中描述了電磁波在空氣中傳播時能量損耗，其中λ(km)為電磁波波長，根據(jù)方程得出結(jié)論：距離越大，損耗越大；頻率越高，損耗越大[5]。對于指定空中干擾飛機(jī)，在工作頻率一定的前提下，距離越遠(yuǎn)，損耗越大。

設(shè)定PR1為電子戰(zhàn)飛機(jī)EA-18G到雷達(dá)天線陣面的功率，PR2為干擾站到雷達(dá)天線陣面的功率；P1機(jī)(kW)是EA-18G的有效發(fā)射功率，P2站(kW)是干擾站的有效發(fā)射功率；D1(km)是EA-18G到雷達(dá)的距離，D2(km) 是干擾站到雷達(dá)的距離；F(MHz)是EA-18G和干擾站發(fā)射電磁波的頻率。考慮功率等效，為保證雷達(dá)陣面接收的干擾站功率與電子戰(zhàn)飛機(jī)EA-18G干擾功率等效[6]，需滿足公式：PR1=PR2，即：

P1機(jī)-los1=P2站-los2

(3)

雷達(dá)功率損耗分析：以車載式S波段雷達(dá)干擾站為例，其有效功率為20W(43dBm)，在陣地配置中距離搜索雷達(dá)車200m，已知EA-18G的發(fā)射機(jī)有效功率為100kW(80dBm)，假定干擾信號、電子戰(zhàn)飛機(jī)和測試?yán)走_(dá)在一條直線，干擾信號和電子戰(zhàn)飛機(jī)施放干擾以同樣角度進(jìn)入到雷達(dá)天線陣面，假如EA-18G在距離為Xkm時發(fā)射功率使得雷達(dá)天線陣面受到的信號功率相同，在不考慮大氣衰減的理想情形下，代入公式計算得到：EA-18G與雷達(dá)等效距離X=14.1km。

為使等效功率更貼近實際，在車載式干擾站與搜索雷達(dá)車相距固定的情況下，可使車載式干擾站發(fā)射端功率調(diào)整衰減指數(shù)來達(dá)到接近等效實戰(zhàn)距離，干擾站衰減10dB，等效距離為44.7km；衰減20dB，等效距離為141.4km。計算表明，為使設(shè)定區(qū)域內(nèi)干擾站與雷達(dá)站配置完畢后能模擬EA-18G電子戰(zhàn)飛機(jī)與雷達(dá)站的遠(yuǎn)距離支援干擾效果，需要對干擾站發(fā)射功率進(jìn)行衰減，使得模擬的電子戰(zhàn)飛機(jī)施放的干擾真實化。

3 典型干擾案例試驗

本文依托某電子對抗基地構(gòu)建的復(fù)雜電磁環(huán)境，使用便攜式干擾站測試了某型搜索雷達(dá)在等效干擾環(huán)境下的抗干擾性能。該搜索雷達(dá)采用方位機(jī)械旋轉(zhuǎn)加高低一維有緣相掃三坐標(biāo)體制，在發(fā)現(xiàn)概率為0.8，虛警概率為10-6的條件下，對有效反射面積為2m2的斯威林Ⅰ型目標(biāo)搜索的最大探測距離不小于150km，受到噪聲干擾時會影響探測距離。主要測試了窄帶瞄準(zhǔn)式噪聲、寬帶阻塞式噪聲、密集假目標(biāo)欺騙干擾三種干擾樣式在不同衰減下對搜索雷達(dá)性能的影響，發(fā)現(xiàn)距離為多次試驗取平均數(shù)值。其中，目標(biāo)保障主要依靠民航和靶機(jī)保障，目標(biāo)、干擾站和測試?yán)走_(dá)大致在一條直線，該搜索雷達(dá)距離便攜式干擾站距離為300m，便攜式干擾站有效功率為20W，經(jīng)功率損耗公式計算，得到模擬的EA-18G干擾飛機(jī)的距離為21.24km。利用發(fā)射端功率衰減模擬實現(xiàn)EA-18G的距離變化，其中衰減5dB，等效距離為37.77km；衰減10dB，等效距離為67.08km；衰減20dB，等效距離為212.38km。

表1 不同功率衰減時對雷達(dá)的干擾等級對照表

裝備名稱干擾樣式衰減功率干擾等級能否識別方位判斷發(fā)現(xiàn)距離(警戒搜索)目標(biāo)丟失率搜索雷達(dá)寬帶阻塞式噪聲窄帶瞄頻式噪聲密集假目標(biāo)干擾20dB一級能能130—150km010dB一級能能130—150km05dB二級能能110—130km30%0dB二級能能90—110km45%20dB一級能能130—150km010dB一級能能130—150km05dB二級能能110—130km20%0dB二級能能110—130km25%20dB二級能能90—120km30%10dB二級能能90—120km35%5dB三級否否55—70km85%0dB三級否否55—70km95%

具體干擾參數(shù)為：

1)寬帶阻塞式噪聲干擾：中心頻率：定頻；帶寬：300M；功率：43dBm；依次衰減20dB、10dB、5dB進(jìn)行測試。

2)窄帶瞄準(zhǔn)式噪聲干擾：中心頻率：定頻；帶寬：20M；功率：43dBm；依次衰減20dB、10dB、5dB進(jìn)行測試。

3)密集假目標(biāo)欺騙干擾：存儲寬度：信號寬度；復(fù)制方式：計數(shù)；脈沖/展寬：脈沖；噪聲調(diào)制：1MHz；移頻調(diào)制：3.5kHz；延時最大值：100m；復(fù)制方式：計數(shù)；數(shù)量：100；依次衰減20dB、10dB、5dB進(jìn)行測試。

通過功率等效實驗發(fā)現(xiàn)：衰減20dB，等效于EA-18G在212km施放的干擾，干擾較弱，目標(biāo)搜索距離可達(dá)到130km左右；隨著干擾等級增強(qiáng)，目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離縮近，同時目標(biāo)丟失率增加；寬帶阻塞干擾效果最弱，密集假目標(biāo)的干擾效果最強(qiáng)，壓減發(fā)現(xiàn)距離的同時，目標(biāo)丟失率較高，三級假目標(biāo)干擾幾乎無法搜索目標(biāo)。無干擾情況下搜索雷達(dá)引導(dǎo)完目標(biāo)以后，目標(biāo)指示距離較遠(yuǎn)，留給制導(dǎo)雷達(dá)判斷上報的時間充裕。搜索雷達(dá)受到干擾后發(fā)現(xiàn)目標(biāo)距離變近，雷達(dá)受到干擾后需要判斷干擾，采取技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)措施來對抗干擾。模擬實驗結(jié)果與理論計算內(nèi)容基本一致，構(gòu)建的等效雷達(dá)干擾環(huán)境具備開展訓(xùn)練的真實性與可信性。

4 結(jié)束語

在等效雷達(dá)干擾環(huán)境構(gòu)建中，要根據(jù)雷達(dá)探測范圍合理安排目標(biāo)保障，通常采用航模靶機(jī)實現(xiàn)，使其在雷達(dá)工作范圍內(nèi)徑向臨近指定測試?yán)走_(dá)，并使目標(biāo)的航路捷徑和徑向速度符合指定要求，使用位置固定的干擾站，以固定功率或功率調(diào)節(jié)來模擬遠(yuǎn)距離支援干擾或抵近干擾；如果干擾站功率能隨時間變化即可模擬飛機(jī)臨近飛行或離遠(yuǎn)飛行引起的支援干擾變化[7]。在合理的場地內(nèi)，應(yīng)合理配置干擾站與雷達(dá)陣地位置距離等參數(shù)，使干擾站配置在雷達(dá)與目標(biāo)之間，干擾站施放的干擾總是能在雷達(dá)搜索目標(biāo)前方進(jìn)入雷達(dá)進(jìn)行干擾，達(dá)到模擬真實作戰(zhàn)環(huán)境的效果。場地配置上應(yīng)該考慮干擾站與雷達(dá)站的通視等相關(guān)問題，不應(yīng)被裝備或地物遮擋，影響干擾效果。同時，在設(shè)定場地內(nèi)，可在主要干擾方向線性梯次配置多個干擾源，干擾源依次開機(jī)模擬電子戰(zhàn)飛機(jī)不斷接近干擾不斷增強(qiáng)的過程。