低頻超寬帶雷達抗拖曳式干擾仿真技術研究

劉尚，蔣金華，杜飛飛

(江南機電設計研究所，貴州貴陽，550009）

0 引言

現代電子對抗戰中，拖曳式雷達誘餌

（Towed Radar Active Decoy，簡稱TRAD）占據著非常重要的戰略地位。TRAD是由空中運動的飛機通過拖纜牽引，對威脅雷達產生射頻干擾的一種特殊電子裝備【2】。

該裝備形成的干擾信號功率主要來自于裝備自身產生的射頻功率源。當飛機使用了機外電子干擾技術——拖曳式雷達有源誘餌時，其施放的有源干擾能逼真地模擬載機的航速、航向及雷達反射特性，使一般單脈沖雷達導引頭的跟蹤系統無法通過運動特性來區分載機和誘餌。雷達導引頭的響應會成為真實目標回波和拖曳式干擾兩個信號復雜函數，這將產生一個角度誤差，從而增加了導彈的脫靶量，降低了防空武器的殺傷概率。因此拖曳式誘餌已成為防空武器的主要威脅之一。

低頻超寬帶雷達與傳統窄帶相控陣雷達不同，其信號具有瞬時寬帶特征，具有高距離分辨特性，能夠有效區分目標的不同散射點【3】。針對拖曳式干擾，能夠從距離維分辨拖曳式誘餌和載機。本文根據低頻超寬帶雷達的信號帶寬大、距離分辨率高的特點，仿真驗證了其抗拖曳式干擾的性能。

1 低頻超寬帶雷達發射信號模型

低頻超寬帶雷達發射的信號脈寬窄【4】，其發射的脈沖信號的數學表達式如下：

式中，B為信號帶寬。低頻超寬帶雷達探測系統發射的脈沖信號如圖1所示。

圖1 低頻超寬帶雷達脈沖信號

2 拖曳式誘餌的工作方式

拖曳式誘餌主要用于機載平臺的保護，當載機發現受到導彈攻擊時，便投放誘餌產生干擾信號，誘偏來襲導彈。誘餌通過拖曳線由載機拖動飛行，其運動特性和載機基本相同，能逼真地模擬載機特征，使一般雷達和跟蹤系統無法區分載機和誘餌；且屬于機外干擾，可以實現真正的角度欺騙干擾。

拖曳式誘餌是平臺外干擾設備，通常發出與目標回波相同的信號，以達到角度欺騙的目的。拖曳式誘餌工作示意圖如圖2所示。

圖2 拖曳式誘餌工作示意圖

對于誘餌系統而言，誘餌轉發信號時刻相對于載機接收雷達輻射信號時刻滯后了信號在拖曳線中傳輸的時間。

雷達從發射信號到接收目標信號的時間為：

雷達從發射信號到接收誘餌干擾信號的時間為：

誘餌干擾信號相對于載機回波信號的延遲為：

誘餌與目標相對于雷達的距離差為：

如果距離差ΔR大于雷達的距離分辨率Δr=c/ 2B，則雷達就可以在距離上分辨出目標與誘餌。因此只要雷達距離分辨率足夠高，從距離上分辨出載機和誘餌后，通過一定的信號處理手段就能夠濾除誘餌的干擾。

在低頻超寬帶雷達發射信號的照射下，目標的電磁散射特性表現為多個散射點的疊加和【5】，而干擾目標為點目標。因此可以利用目標與干擾目標反射信號形式的不同進行區分，進而達到抗拖曳式干擾的目的。本文以典型的飛機目標為例進行分析研究，如圖3所示。

圖3 典型飛機模型示意圖

圖4為飛機散射中心示意圖，該目標包含7個散射點，A代表飛機的鼻錐，B、C點代表飛機的前翼，D代表機身，E、F代表尾翼，G點代表機尾。拖曳式干擾目標由于體積較小，即使在低頻超寬帶雷達發射信號照射條件下，也可以看作“點”目標。典型拖曳式干擾其拖曳線長度一般為75～200m。

圖4 飛機散射中心示意圖

3 仿真和分析

本文中以75m拖曳線長度進行仿真，假設飛機7個散射點的距離分布為[5m,10m,10m,15m,20m,20m,25m]，飛機各散射點的RCS大小相同，誘餌轉發功率取單散射點回波功率的10倍，仿真結果見圖5所示。

圖5 目標和誘餌的一維距離像圖

在圖5的高分辨一維距離像中，橫坐標代表距離，信號A存在多個散射點，信號B只有一個突出點信號，信號A明顯表現為低頻超寬帶雷達的目標回波信號。由于距離分辨率較高，信號A與信號B的距離可以進行區分。此外，信號A和B之間的距離在70多米左右，相當于一個拖曳線的長度，可以判斷雷達受到了拖曳式干擾，干擾目標的信號比目標回波信號要晚一個拖曳線長度的時間。因此綜合判斷認為，信號B為拖曳式干擾目標，信號A為雷達的目標回波信號。因此，通過雷達回波的高分辨一維距離像可以對飛機目標和拖曳式誘餌進行分辨，進而達到抗拖曳式干擾的目的。

4 結論

本文通過對低頻超寬帶相控陣雷達信號模型的建立，利用其信號的瞬時寬帶特征，具有距離高分辨特性等優點，通過對抗拖曳式誘餌的工作方式和高分辨一維距離像仿真研究，實現了對載機和拖曳式誘餌的有效分辨，得出利用低頻超寬帶雷達探測系統對抗拖曳式干擾的技術研究可行有效。