歐洲海軍新型艦載電子戰裝備發展分析*

陳 亮 宮尚玉 王月悅

（中國船舶集團有限公司第七二三研究所 揚州 225101）

1 引言

現代海戰中，新型反艦導彈攻擊距離進一步增大，綜合應用隱身、降高、增速、機動、多模復合制導、跟蹤干擾源等多種手段提高突防能力，已發展成為射程遠、威力大、命中精度高、生存能力和突防能力強的水面艦艇殺手［1～2］。應對此類先進導彈，最原始且最穩妥的方式是發射攔截導彈予以摧毀。但是，采用攔截手段成本高昂，一般需要多枚攔截彈去攔截一枚來襲導彈。而且，導彈一旦采用新技術升級，反導系統攔截的成本會成倍增長。除攔截外，還可采用電磁手段干擾或欺騙導彈，達到艦艇防御目的。此種電磁手段經過幾十年發展，已非常成熟，并在實戰中得到驗證。目前，歐洲各國海軍都已裝備了各種類型的艦載電子戰裝備。

2 歐洲各國艦載電子戰裝備發展現狀

歐洲各國電子戰工業基礎雄厚，具備獨立研制能力。英國航空航天（British Aerospace，BAE）公司、泰勒斯（Thales）公司、歐洲宇航防務集團（European Aeronautic Defense and SpaceCompany，EADS）和意大利電子公司（Elettronica Group）等防務公司是歐洲各國電子戰領域代表性企業，都各自研發了多種型號的電子戰裝備，主要代表有“海王星”（Nettuno）系列、“維吉利烏斯”（Virgilius）、“警戒”（Vigile）系列以及UAT系列，代表了歐洲海軍艦載電子戰裝備的最高水平，下文將對上述裝備進行詳細介紹和分析。

2.1 意大利“海王星”4100干擾機

“海王星”是意大利電子公司代表產品，最新型號為Nettuno 4100，能夠與艦船作戰系統、電子支援設備（Electronic Support Measures，ESM）和其他軟殺傷設備集成。Nettuno 4100艦載干擾機由于采用模塊化設計和固態發射機技術，只需調整設備數量和天線發射功率，便可適應各型水面戰艦。該干擾機的干擾信號由數字射頻存儲器（DRFM）產生，頻率覆蓋范圍為 6GHz～20GHz［3］。DRFM具有存儲能力，可以復制雷達發射信號特征信息，有效地對現代雷達實施干擾［4］。另外，該干擾機能夠對威脅目標的信號特征進行動態響應，這種動態響應由計算機程序控制，根據特定的已知威脅目標信號特征，提前將相應的響應程序化。出現緊急情況，也可以通過人工指令進行控制。

圖1 Nettuno 4100干擾機

Nettuno 4100采用固態發射機，反應快，功率大。相控陣天線技術的運用能夠應對不同方向上的多個威脅目標。Nettuno 4100還采用了交叉眼干擾技術，能夠使用兩部干擾天線在每個角扇區實現交叉眼干擾。兩部天線能夠以不同方式組合使用，干擾相同的目標，或者單獨使用，干擾不同的目標。同相多目標威脅干擾模式下，發射功率可比單部天線高6dB。

交叉眼干擾技術要求物理隔離的兩個干擾源協同發射幅度近乎相同而相位相差180°的兩路干擾信號，致使敵方雷達將接收到幅度失衡且相位相異的信號，引起波前畸變，導致跟蹤雷達瞄準點發生偏移，從而實現角度欺騙［5］。意大利電子公司從二十世紀八十年代末就已經開始研究交叉眼技術并持續改進，取得不錯成果。

當前，基于Nettuno 4100和機載電子戰裝備的研發經驗，意大利電子公司推出了最新一代基于氮化鎵（GaN）器件的電子戰裝備—Virgilius，頻率覆蓋范圍C～J（500MHz～20GHz）［6］。該裝備并非為海軍單獨開發，而是能夠適應包括固定翼/旋翼飛機、水面戰艦/潛艇以及地面車輛在內的多種平臺。采用基于有源相控陣收發單元（Transmit/Receive Unit，TRU）的相控陣發射機，具備超快速波束切換能力，有效輻射功率（Effective Radiation Power，ERP）高且方位覆蓋廣，能夠同時應對多個威脅；采用可重編程數字處理單元，便與后期升級；采用基于人工智能技術的先進時序安排，實現最佳干擾資源分配；采用多位幅度—相位DRFM技術，能夠對發射的干擾信號進行精確幅度和相位控制，實現交叉眼干擾增益最大化。另外，它把數字接收機和多位幅度—相位DRFM集成到同一響應通道，通過雙極化接收和發射，可以有效對抗采用先進抗干擾措施的先進雷達。另外，該裝備的其他特征有超精確參數測量和輻射源身份識別、輻射源快速定位和高精度測向等。

圖2 Virgilius固態收發單元、多功能單元以及無源天線單元

2.2 法國“警戒”系列ESM設備

“警戒”系列ESM裝備是法國泰勒斯公司研發的模塊化可縮放產品，采用數字處理技術對被截獲信號進行參數分析和測量，有能力在頻率覆蓋范圍內分析一切復雜的射頻信號。此外，該設備能夠在密集電磁環境下，通過與其他傳感器和指揮系統集成，實現數據交互，提供準確的電子戰態勢圖。當前，“警戒”系列ESM設備已大范圍服役，并且利用新的研發成果不斷進行改進和更新，形成多種型號。

2.2.1 “警戒”100～400

“警戒”采用雙極化陣列天線，測向精度高且能夠實現360°方位覆蓋。先進處理技術與陣列天線的結合使得設備能夠識別并抑制信號反射效應和多路徑效應。另外，該設備能夠處理單脈沖、捷變、多模式以及脈沖多普勒輻射源信號。“警戒”因開放式架構和眾多接口使得其可以與作戰管理系統集成，并且通過增減配置適配不同平臺，通過標準信息數據模式進行數據傳輸，戰場態勢感知能力大幅提升。

“警戒”系列產品可以通過網絡賦予其不同能力，用戶可以自行配置。這些能力包括：擴頻（覆蓋頻率高至40GHz以及低波段）、低截獲概率輻射源探測能力、細粒分析能力、高精度測向以及無源定位。具體如下：“警戒”100（核心系統）、“警戒”200（“警戒”100增加低波段頻率擴展）、“警戒”300（“警戒”200增加低截獲概率輻射源探測能力和細粒分析能力）以及“警戒”400（“警戒”300增加高精度測向能力）。表1［7］給出這幾型設備的基本參數。

表1 “警戒”100～400基本性能參數

2.2.2 “警戒”APX

APX是“警戒”的一種改進型號，基于商用現貨，集成數字接收機和天線，寬帶靈敏度得以提升，全周期成本低。該型號的天線和接收機都有不同配置用于適配不同平臺，因此很難從艦船桅桿的天線布置推測裝備性能。“警戒”APX當前的數字信號處理技術是泰勒斯的技術，包括鈦寬帶接收機、碳數字接收機、密涅瓦（Minerval）解交錯技術和索隆迪爾（Thorondir）輻射源識別系統。“警戒”APX性能參數如表 2［7］所示。

表2 “警戒”APX性能參數

2.2.3 “警戒”DPX

“警戒”DPX出現于2012年在巴黎舉辦的歐洲海軍裝備展，主打外貿市場，基礎頻率覆蓋范圍為2GHz～18GHz，極大提升了接收和處理時域重疊信號的能力。DPX是一種軟件定義產品，便于后期升級。另外，有能力在存在干擾信號的情況下接收和處理威脅信號。該裝備采用的數字寬帶接收機直接對射頻范圍內一切信號進行瞬時采樣，并在存在多種輻射源的情況下繼續正常工作，不出現性能損耗，仍能保持優秀的處理能力。DPX通過精確解交錯和對特定輻射源或平臺的準確識別，測量截獲信號的頻率、相位和幅度，將這些數據寫進威脅數據庫，實現電子情報搜集。“警戒”DPX性能參數如表 3［8］所示。

表3 “警戒”DPX性能參數

2020年6月，泰勒斯英國分公司開始生產一種新的緊湊型數字化天線組件，用于“警戒”DPX。［9］該天線相比于前代產品，尺寸、重量和功耗減少約50%，并且實現從天線到顯控臺的全數字化。

圖3 “警戒”DPX數字化天線

2.3 英國UAT Mod 2.0 ESM設備

UAT ESM設備從20世紀90年代開始服役于英國皇家海軍的航空母艦、驅逐艦和護衛艦等主要水面艦艇。UAT Mod 2.0是針對UAT ESM設備的升級項目，始于2003年，旨在通過數字天線和寬帶數字接收機技術開發新一代全數字ESM設備，以滿足在近海復雜密集電磁環境中執行任務的需求［10］。英國國防部將該計劃的“達芙妮”（Daphne）項目和“數字先進接收機技術”（Digital Advance Receiver Technology，DART）項目委托給泰勒斯英國公司電子作戰系統業務部。

2009年，泰勒斯英國分公司研制出6GHz～18GHz的數字化Daphne演示器，可直接在天線端對射頻信號進行采樣并進行模/數轉換。2011年，泰勒斯英國公司在DART項目技術的基礎上推出新型ESM設備UAT Mod 2.0，服役于英國海軍“勇敢”號驅逐艦。

與前代相比，UAT Mod 2.0改進了在密集射頻環境下的輻射源識別能力，并降低了全周期成本。另外，它通過對天線射頻信號的數字化，采用軟件算法實現大部分功能，所以系統便于不斷升級，以應對威脅的發展。

2.4 德國FL1800S-II電子戰系統

FL1800電子戰系統，完全自動化、模塊化，綜合了威脅探測、分析和干擾功能，能同時處理工作頻率和到達方向不同的多個威脅。ESM部分采用了英國雷卡（Racal）公司的“薩迪”（SADIE）處理器，該處理器的功能是脈沖分離、信號關聯、解交錯和輻射源識別。ECM部分采用了多波束天線陣，可選擇不同的干擾方式對抗威脅，并用“間斷觀察”方式驗證干擾效果。

圖4 FL1800S-II

該型裝備的第二階段研制工作已經完成，即FL1800S-II，并已換裝完畢。主要是對信號處理和數據處理進行了大量改進，包括：用一部信道化接收機（用9個子波段）替換晶體視頻接收機，頻率覆蓋范圍為 0.5GHz～18GHz［11］，且提高了頻率測量精度；采用兩部完全集成的超外差接收機用于脈沖分析和脈沖“指紋”提取；采用一部通過測量信號幅度估計距離的計算機，用于解算“拉姆”（RAM）導彈火控系統及目指信息。威脅數據庫的容量可通過重新編程模塊進行擴充。除此之外，FL1800S-II的ECM部分增加兩部行波管驅動的多波束陣列發射機，能產生噪聲與欺騙干擾，頻率覆蓋范圍為7.5GHz～17GHz［11］。采用了更快的跟蹤處理器，幾乎實現同步干擾。

3 裝備發展特點

英法德意四國是歐洲傳統強國，又同屬北約同盟國，武器裝備發展有相通之處，電子戰裝備亦是如此。結合上文所述，對英法德意四國艦載電子戰裝備發展特點作如下總結。

3.1 產品設計模塊化

上文所述電子戰裝備均不是為某一型艦艇設計，而是采用了模塊化可縮放設計，通過增減設備配置，適合裝備不同類型艦艇，其中意大利電子公司最新的Virgilius更是能適應海陸空不同作戰平臺。這種設計方法降低了研發成本，提高了生產效率，提升裝備有效度。后期只需修改一些功能結構模塊便能實現升級。提高維修效率和質量，降低對維修人員的技能要求以及減少維修費用。結構模塊相對穩定且能實現階梯上升，提升裝備可靠性。

3.2 裝備高度集成化

上述所有電子戰裝備，無論是干擾機、ESM設備或是電子戰系統，均能實現與其他傳感器或系統集成，進行數據交互。現實中，“海王星”4100干擾機能夠與多種ESM裝備集成，例如泰勒斯ABRB-21和“警戒”；而“警戒”采取的開放式接架構和眾多接口使得其可以與作戰系統及其他傳感器集成并進行數據交互，極大擴展了其探測能力。這種集成交互的能力，將電子戰裝備納入到了更大的防御系統，這種防御系統集各類傳感器、軟硬殺傷武器于一體，極大地提升了艦船防御能力。

3.3 技術方向多元化

從各國研發的裝備看，意大利主要關注干擾機的研發，并在交叉眼干擾技術方面獲得突破。交叉眼干擾技術是一種有效對抗單脈沖角跟蹤雷達的干擾樣式［12］，而在反艦導彈主動雷達導引頭角跟蹤中，通常采用兼具較高測角精度和較強抗干能力的單脈沖測角方式［13］。意大利電子公司從1988年就開始研究該技術，但囿于技術手段，干擾效能有限。最新研發的Virgilius得益于多位幅度—相位DRFM技術，能夠實現精確控制干擾信號的幅度和相位，實現干擾增益最大化。法國則注重ESM設備的研發，主打產品“警戒”系列更新不斷，并在數字化和軟件定義的道路上大步向前。警戒”的數字化天線，實現了天線前端直接射頻采樣，降低設備尺寸、重量和功率。相較于傳統的外差結構，結構得到簡化，弱化設備自擾。各國在各自擅長的領域深度研發，并且都有不錯的成果。此外，還借助他國的優勢互補不足。例如意大利的干擾機和法國的ESM設備，經常成對出現。

4 結語

導彈、隱身戰機和無人機等威脅不斷更新發展，促使水面艦艇的艦載電子戰設備更新迭代。當前，隨著電磁頻譜戰等新型作戰概念出現，電子戰裝備的發展面臨新的挑戰。隨著人工智能、新型元器件等技術的成熟化發展，電子戰裝備的發展必將找到新的方向。未來將持續跟蹤歐洲各國水面艦載電子戰裝備發展動向，希望能對我國相關裝備發展在某些方面某種程度起到幫助作用。