機載預警雷達抗干擾技術研究綜述

鄭羽深 廖志高 肖愷

引言

機載預警雷達主要用于對遠距離空中、地面及海上目標進行搜索、探測、識別與定位，并引導己方武器力量對敵方目標進行有效打擊，是作戰體系中的“空中指揮部”，是現代戰爭體系中的核心。隨著現代電子信息技術的高速發展，電子對抗技術不斷進步，戰場電磁環境日益復雜，抗干擾能力成為決定機載預警雷達工作效能和戰場生存能力的關鍵。

1 機載預警雷達干擾特征分析

有源干擾主要指人為有意施放的電磁干擾，從信號的形式上一般可分為壓制干擾、欺騙干擾和組合式干擾。壓制干擾主要通過偵察到的目標雷達的方位信息、頻率、重頻、脈寬和帶寬等信息，并利用已知信息對干擾樣本信號進行相應調制，使干擾信號頻率、方向等對準目標雷達，從而使得雷達接收機目標檢測能力下降甚至喪失；欺騙干擾主要通過偵察到雷達輻射信號進行被動式儲存轉發，在雷達正常工作時將產生各類欺騙式假目標，從而影響雷達對目標的探測與跟蹤。

現代機載預警雷達有效發射功率大，探測距離一般在300Km 以上。為了防止預警雷達獲取突防飛機的距離及方位信息，僅具備從主瓣進入的有源干擾能力是不夠的，不僅無法對雷達進行有效壓制，反而容易暴露自身方位。因此，往往采用從雷達副瓣施放干擾的方式對其進行干擾壓制。

2 機載預警雷達抗干擾技術

機載預警雷達的主要抗干擾技術包括：頻率捷變技術、超低副瓣陣列天線技術、副瓣匿影技術、副瓣對消技術和空時自適應處理技術。

2.1 頻率捷變技術

由于脈沖多普勒雷達具有良好的雜波抑制能力，可利用目標的多普勒效應從地雜波中檢測目標，因此現代機載預警雷達通常采用脈沖壓縮加脈沖多普勒體制。由于脈沖多普勒雷達具有相參特性，無法進行脈沖間的頻率捷變，一般采用脈組間頻率捷變技術對抗有源噪聲干擾，它能在較寬的頻帶范圍內快速改變雷達工作頻率，逼迫干擾機增加干擾帶寬，致使干擾機的功率密度降低，干擾的有效性受到嚴重影響。干擾功率密度下降的倍數等于雷達捷變頻帶寬與雷達瞬時工作帶寬的比值。

隨著雷達抗干擾技術的逐步發展，自適應頻率捷變技術逐漸成為主流。當機載預警雷達遇到窄帶噪聲干擾時，可對干擾頻率進行分析，并選擇帶內其他頻率工作，有效對抗窄帶干擾。當受到寬帶有源干擾時，雷達接收機收到的干擾信號功率超過干擾門限，自動生成干擾測頻信號，利用寬帶干擾功率譜分布特點，在雷達休止期內對工作頻帶內不同頻率點的干擾強度進行掃頻測算和分析，找出干擾弱區所對應的頻點并在下一個重復周期內自動控制雷達采用此頻點工作，有效提高雷達的抗干擾能力。

2.2 超低副瓣陣列天線技術

機載預警雷達受到的支援干擾主要從天線的副瓣進入接收機，造成雷達探測定位能力下降或失效。因此，機載預警雷達通常采用超低副瓣天線以提高抗干擾能力。

超低副瓣天線是指副瓣增益低于主瓣增益40dB 以上的天線。為了提高預警雷達的探測距離，一般采用大規模相控陣天線實現數百千瓦甚至兆瓦量級的有效發射功率。對于陣列天線，為了降低副瓣，通常采用基于數字波束合成技術的幅度加權法和相位加權法。

在設計超低副瓣陣列天線時，各單元天線之間的互耦影響是無法忽視的，為了使因互耦造成的副瓣升高、增益損失等影響減至最低，陣列天線應具備盡可能好的寬帶和寬掃描角的阻抗匹配，盡量降低天線多次反射對每個單元天線后級放大器的不利影響。此外，超低副瓣陣列天線對各個部分的誤差要求非?？量?，造成其成本較高。

2.3 副瓣匿影技術

副瓣匿影技術（SLB，Side-Lobe Blanking）是一種低成本的抗副瓣干擾技術，在預警雷達中有著廣泛的應用。經典的副瓣匿影系統由雷達主天線、輔助天線、主通道、輔助通道以及匿影判決器組成。

主通道、輔助通道包含獨立的接收機，且具有一定的幅相一致性，主通道、輔助通道的輸入信號由雷達主天線和輔助天線分別提供。輔助天線一般為寬波束天線，其主瓣增益應當大于雷達主天線所有方向上的副瓣增益。當輔助天線主瓣寬度能夠完全覆蓋雷達主天線副瓣照射的區域，雷達主天線副瓣檢測到的信號均低于輔助天線檢測到的信號，而雷達主天線的主瓣增益遠大于輔助天線的增益，則雷達主天線主瓣檢測的任何信號都將遠大于輔助天線檢測到的信號。

雷達主天線和輔助天線檢測的信號進入各自通道內接收機后輸出并在匿影判決器內進行比較，當輔助接收機輸出較弱時則開啟主通道接收機的輸出，當輔助接收機輸出較強時則關閉主通道接收機的輸出，可阻止雷達主天線副瓣收到的目標進入后端處理通道，從而有效降低副瓣干擾的影響。

副瓣匿影技術僅適用于對抗低發射占空比的脈沖干擾信號，對于高發射占空比的脈沖干擾信號，根據匿影判決邏輯，雷達主通道將在大部分時間內關閉，影響雷達性能。

2.4 副瓣對消技術

與副瓣匿影技術類似，副瓣對消技術（SLC，Side-Lobe cancelling）同樣是機載預警雷達常用一種的抗副瓣干擾技術。由于雷達信號具有窄主瓣，高增益，強方向性的特征，所以有源干擾信號不易從主瓣進入雷達接收系統，而天線副瓣較寬，導致干擾信號大概率從天線副瓣進入。在超低副瓣天線設計受限的情況下，為了抑制此類副瓣干擾，往往采用副瓣對消技術。副瓣對消利用輔助天線接收的干擾信號來壓低主瓣或副瓣進來的干擾信號。

通過增加多個輔助天線和輔助接收機，將其接收到的干擾信號與雷達主天線接收的干擾信號利用一定的自適應算法進行加權運算，得到輔助通道加權系數，生成全新的動態的空間濾波特性，在干擾方向上產生空間增益零點，從而實現副瓣干擾抑制。輔助天線一般沒有特定的方向特征，其增益遠低于雷達主天線的主瓣增益，輔助天線有多種實現形式，可以由獨立的多個天線組成，也可以選用雷達相控陣天線中的部分接收子陣作為輔助天線。

由于副瓣對消技術不需要向副瓣匿影技術那樣依據匿影判決邏輯關閉主通道，不影響雷達天線主波束探測性能，對副瓣匿影技術無法對付的高發射占空比干擾具有較好的副瓣干擾抑制效果。

2.5 空時自適應處理技術

脈沖多普勒技術是國內外現役機載預警雷達較為通用的技術體制，系統架構相對簡單，但是脈沖多普勒雷達信號處理往往需要超低副瓣天線配合才能較好的干擾抑制能力，且架構靈活性和自適應能力低。

從上世紀末開始，隨著相控陣天線和數字波束合成技術的工程實用化，有源相控陣雷達大量應用到預警機上，具有探測距離遠、波束掃描靈活等優點，但是在陣面大角度掃描場景下，其副瓣會有明顯抬高，造成其在大角度掃描場景下的抗副瓣干擾能力較弱。

空時自適應處理技術利用相控陣天線提供的多路空域通道信息和連續相干脈沖串提供的時域信息，在空域和時域進行二維聯合自適應匹配濾波，補償有源干擾對雷達系統的影響，達到干擾抑制效果。在時空二維濾波的二維頻率響應中，副瓣電平非常低，這就要求干擾機需具備非常高的發射功率，因此該技術對天線全方位超低副瓣的要求較低。目前空時自信應處理技術已經進入實用化階段，逐漸取代傳統的脈沖多普勒雷達體制，廣泛應用于新一代機載預警雷達。

空時自適應處理技術的運算量非常大，如何在保持干擾抑制性能的同時盡可能地降低運算量成為該領域近年來的研究重點，目前主要包括兩類方法：降維法和降秩法。降維法通過與雷達回波數據無關的線性變換來降低系統維數，從而降低計算量，核心在于降維矩陣的設計。其優點是易于工程實現，缺點是對不同非均勻環境的適應性較差。降秩法利用雷達回波數據自適應構造空時濾波器，理論上比降維法具有更高的干擾抑制性能。

3 結語

本文對機載預警雷達面對的典型干擾特征及抗干擾技術進行了介紹分析。然而，現代戰爭瞬息萬變，隨著電子對抗技術的飛速發展，對機載預警雷達的抗干擾能力提出了更高的要求。目前機載預警雷達抗干擾技術朝著多平臺協同、智能化方向發展，在此趨勢下，新型抗干擾技術的研究與工程化將繼續成為未來機載預警雷達研究的重要方向。