雷達干擾裝備和防空雷達的頻率與距離偏移量分析

姜陽 余巍 羅江

摘 要：針對雷達干擾裝備和防空雷達在協同工作時面臨的電磁兼容問題，考慮到雷達干擾裝備和雷達的相對位置關系以及不同雷達、不同干擾、不同地形、不同目標距離等多種因素的影響，建立了雷達干擾裝備和防空雷達的頻率與距離偏移量模型，通過研究為實現兩者的電磁兼容提供了基本依據。

關鍵詞：雷達干擾裝備;防空雷達;頻率;距離;偏移量

中圖分類號：TB???? 文獻標識碼：A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.32.082

0 引言

雷達干擾裝備是防空兵電子防空的主要裝備，是陸軍防空裝備體系的重要組成部分。在組織雷達干擾裝備和防空雷達協同工作時，必然要考慮兩者間的電磁兼容問題。保證電磁兼容是一項復雜的任務，需要將各種組織方法、技術方法結合起來實現。其中組織方法是在各種類型的發射機和接收機之間劃分頻帶、選擇空間位置、發射機功率、接收機靈敏度等，是裝備的各項戰術技術指標已經固定后指揮和操作人員能夠采用的主要方法。實踐中，確定雷達干擾裝備和防空雷達頻率與距離的偏移量，是組織方法中非常重要的問題。計算兩者頻率與距離的偏移量，就是計算當頻率差給定時，應保持的最小距離間隔;或當距離間隔給定時，應保持的最小工作頻率差。最終使防空雷達接收機輸入端的雷達干擾裝備無意干擾功率，小于防空雷達接收機輸入端允許的最大干擾功率，則防空雷達和雷達干擾裝備能保證電磁兼容;大于防空雷達接收機輸入端允許的最大干擾功率，則防空雷達和雷達干擾裝備不能保證電磁兼容。

1 基本干信比模型

當受到雷達干擾裝備施放的干擾時，防空雷達接收機輸入端的干信比為：

PrjPrs=PjGjPtGt·4πγjσ·G′tGt·R4tR2j·ΔfrΔfj（1）

式中：Pj為干擾裝備的發射功率;Gj為干擾裝備天線主瓣方向上的增益;γj為干擾信號對雷達天線的極化系數，一般取γj=0.5;G′t為雷達天線在干擾裝備方向上的天線增益;Rj為干擾裝備與雷達之間的距離;Δfj為干擾機帶寬;Pt為雷達的發射功率;Gt為雷達天線主瓣方向上的增益;σ為目標雷達散射截面積;Rt為目標與雷達之間的距離;Δfr為雷達接收機帶寬。

若有多個干擾裝備干擾功率進入雷達接收機，則干信比為：

PrjPrs=∑n=1iPrjnPrs·k（2）

式中：i為雷達干擾裝備的數量;k為功率合成效率，根據經驗，一般取0.8。

若干擾有效，則干信比應大于等于壓制系數Kj，即：

PrjPrs=PjGjPtGt·4πγjσ·G′tGt·R4tR2j·ΔfrΔfj≥Kj（3）

壓制系數是指雷達發現概率下降到0.1時，雷達接收機輸入端所需要的最小干擾信號與雷達回波信號功率之比。即：

Kj=Pj/Pr∣∣Pd=0.1（4）

顯然，壓制系數是干擾信號調制樣式，干擾信號質量、接收機響應特性、信號處理方式等的綜合性函數。對于常規脈沖雷達、捷變頻雷達、頻率分集雷達等，干擾壓制系數的取值一般為3dB。即當干信比大于3dB時，干擾有效，防空雷達和雷達干擾裝備不能保證電磁兼容;當干信比小于3dB時，則干擾無效，防空雷達和雷達干擾裝備能保證電磁兼容。

2 雷達干擾裝備和雷達的相對位置關系

在考慮雷達干擾裝備和雷達的相對位置關系時，可以按四種方式計算：

一是嚴格按雷達和雷達干擾裝備的天線方向圖情況進行計算，此種方式在實際操作中較難實現。

二是采用簡化的天線方向圖，文獻4給出了常用的兩種簡化天線方向圖，可供計算參考。

三是為簡化情況，將雷達干擾裝備和雷達的相對位置關系分為主瓣對主瓣、主瓣對副瓣、副瓣對副瓣，副瓣對主瓣四種情況。文獻7論述了常規、低副瓣、超低副瓣天線的相對副瓣電平和平均副瓣電平取值。文獻8給出了常規、低副瓣、極低副瓣、超低副瓣四類天線副瓣電平的定義，指出極高增益天線留給所有副瓣的輻射功率不超過20%，使得相對于各向同性增益的平均副瓣電平小于-7dB。常規天線的平均副瓣電平相對于各向同性增益天線的平均副瓣電平大于-3dB。可以看出，文獻9中平均副瓣電平的取值相對文獻8的取值偏高，筆者理解是因為文獻9按副瓣電平峰值的平均值來取，而文獻8是按平均副瓣電平的定義來取值。本文在文獻9基礎上取-21dB、-16dB分別作為雷達、雷達干擾裝備天線相對主瓣的平均副瓣電平進行計算。讀者也可根據不同類型裝備天線的具體情況進行估值。

四是在第三種情況基礎上，將尾瓣作為特殊情況進行考慮，按主瓣、副瓣、尾瓣三種類型，雷達干擾裝備、雷達裝備兩兩對應，則有九種相對位置關系。

3 不同干擾情況分析

3.1 不同壓制干擾類型帶寬的計算

對于（3）式中ΔfrΔfj的計算，根據不同壓制干擾的類型，可分為以下幾種：

一是寬帶阻塞式干擾。即干擾的頻譜寬度遠大于雷達接收機的帶寬，一般滿足：

Δfj>5Δfr（5）

若雷達在整個工作帶寬中采用隨機跳頻，雷達干擾裝備無法掌握雷達固定的頻率點，則干擾頻帶可以覆蓋整個雷達的工作頻帶。

二是窄帶瞄準式干擾。即干擾的頻譜寬度和雷達接收機的帶寬在同一量級，一般滿足：

Δfj =（2～5）Δfr（6）

三是窄帶掃頻式干擾。窄帶掃頻式干擾具有和窄帶瞄準式干擾類似的頻譜寬度，但其干擾頻譜能夠實現快速連續的調諧。