外軍二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的內(nèi)部干擾及抑制技術(shù)

楊杰 唐文博

【摘要】針對二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)存在的內(nèi)部干擾，包括旁瓣干擾、竄擾、混擾等，分析了其產(chǎn)生的機(jī)理和對系統(tǒng)造成的影響，介紹了外軍二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)為減少這些內(nèi)部干擾所采用的旁瓣抑制、竄擾抑制、混擾抑制和“滑窗”處理等技術(shù)。這些技術(shù)進(jìn)一步提高了二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)的目標(biāo)檢測概率與抗干擾能力。

【關(guān)鍵詞】敵我識別|內(nèi)部干擾|干擾抑制

20世紀(jì)30年代，英國人發(fā)明了雷達(dá)，并將其投入到二戰(zhàn)之中。但是雷達(dá)只能探測目標(biāo)，不能判別目標(biāo)的敵我屬性，在這種背景下，以詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)相配合的二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)誕生了。

二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)受到的干擾包括兩類：一是系統(tǒng)外部干擾，如接收機(jī)熱噪聲、多徑、有意、無意干擾等；二是系統(tǒng)內(nèi)部干擾，如旁瓣干擾、竄擾、混擾等。本文重點(diǎn)闡述外軍二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)產(chǎn)生旁瓣干擾、竄擾和混擾等內(nèi)部干擾的機(jī)理，并介紹了抑制這些內(nèi)部干擾的技術(shù)。

一、產(chǎn)生內(nèi)部干擾的機(jī)理

（一）旁瓣干擾

二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)詢問機(jī)采用定向天線，對待識別的目標(biāo)進(jìn)行詢問，天線的主波束方向?yàn)槠谕挠行г儐柗较?。但處于詢問天線旁瓣內(nèi)的應(yīng)答機(jī)，有時(shí)會受到旁瓣輻射的詢問信號的干擾，而發(fā)射應(yīng)答信號，對應(yīng)答機(jī)產(chǎn)生額外的占據(jù)。而應(yīng)答信號從詢問天線旁瓣進(jìn)入詢問機(jī)，可能對詢問機(jī)造成干擾，使詢問機(jī)誤以為它是主瓣方向的有效應(yīng)答信號，這就是旁瓣干擾。

（二）竄擾

當(dāng)多個(gè)詢問機(jī)近乎同時(shí)詢問同一個(gè)應(yīng)答機(jī)時(shí)，本地詢問機(jī)不僅會接收到自己觸發(fā)該應(yīng)答機(jī)發(fā)射的有效應(yīng)答信號，還會收到其它詢問機(jī)觸發(fā)該應(yīng)答機(jī)發(fā)射的應(yīng)答信號。這些應(yīng)答信號對本地詢問機(jī)而言就是多余信號，會對詢問機(jī)造成干擾。這種干擾就是竄擾。由于它與本地詢問機(jī)的詢問重復(fù)頻率不同步，因此又稱為異步應(yīng)答干擾。竄擾的主要影響是使詢問機(jī)產(chǎn)生假目標(biāo)。

（三）混擾

當(dāng)詢問波束內(nèi)有多個(gè)應(yīng)答機(jī)時(shí)，詢問機(jī)將收到多組應(yīng)答信號。當(dāng)這些應(yīng)答機(jī)與詢問機(jī)距離相近時(shí)，這些應(yīng)答信號到達(dá)詢問機(jī)時(shí)會發(fā)生交叉或重疊，從而相互干擾。這種干擾就是混擾。由于這些應(yīng)答信號都是響應(yīng)同一詢問機(jī)的詢問而產(chǎn)生的，重復(fù)頻率與詢問頻率同步，因此又稱為同步應(yīng)答干擾?；鞌_的主要影響是降低詢問機(jī)的目標(biāo)檢測概率，特殊情況下還可能產(chǎn)生假目標(biāo)。

二、干擾抑制技術(shù)

（一）旁瓣抑制技術(shù)

二次雷達(dá)旁瓣抑制技術(shù)包含詢問旁瓣抑制和接收旁瓣抑制兩種技術(shù)。詢問旁瓣抑制技術(shù)是使處于旁瓣方向的應(yīng)答機(jī)不進(jìn)行應(yīng)答；接收旁瓣抑制技術(shù)是使詢問機(jī)放棄來自旁瓣方向的應(yīng)答信號。詢問兩種技術(shù)都要求詢問天線具有和波束（Σ）/差波束（Δ）或者和波束（Σ）/控制波束（Ω）。有效主波束方向上，和波束（Σ）的增益應(yīng)大于差波束（Δ）和控制波束（Ω）增益；旁瓣方向上，和波束（Σ）的增益應(yīng)小于差波束（Δ）或控制波束（Ω）增益。

1.詢問旁瓣抑制技術(shù)

詢問信號主要通過和波束（Σ）發(fā)射，并使用差波束（Δ）或者控制波束（Ω）發(fā)射單獨(dú)的抑制脈沖信號。一般情況，和、差、控制通道的輻射功率相同，由于天線波束在不同方向的增益不同，使得應(yīng)答機(jī)在不同方向上收到的詢問信號與抑制脈沖信號功率比值不同。應(yīng)答機(jī)通過比較詢問信號與抑制脈沖信號的相對幅度，可判斷自己處于詢問天線的主瓣方向還是旁瓣方向，從而抑制旁瓣方向的詢問，只對主瓣方向的詢問進(jìn)行應(yīng)答。

以敵我識別系統(tǒng)模式5為例，其詢問信號波形由同步頭脈沖、旁瓣抑制脈沖和數(shù)據(jù)脈沖組成。其中，同步脈沖通過詢問天線和波束（Σ）發(fā)射；旁瓣抑制脈沖通過差波束（Δ）或控制波束（Ω）發(fā)射；數(shù)據(jù)脈沖通過詢問天線和波束（Σ）發(fā)射。

旁瓣波束內(nèi)應(yīng)答機(jī)收到的詢問旁瓣抑制脈沖的幅度等于或大于同步脈沖的幅度，主波束內(nèi)應(yīng)答機(jī)收到的詢問旁瓣抑制脈沖的幅度比同步脈沖的幅度小11dB。

2.接收旁瓣抑制技術(shù)

詢問機(jī)采用多個(gè)通道接收多個(gè)波束的信號，其中一個(gè)通道接收和波束（Σ）的信號，另一個(gè)（或兩個(gè)）通道分別接收差波束（Δ）或控制波束（Ω）的信號。詢問機(jī)通過比較和波束（Σ）收到的應(yīng)答信號幅度是否大于差波束（Δ）和控制波束（Ω），判斷應(yīng)答信號處于主波束還是旁瓣，從而放棄對旁瓣應(yīng)答信號的處理，只處理來自主波束的應(yīng)答信號。

為簡化設(shè)備，詢問機(jī)可以使用雙通道接收旁瓣抑制技術(shù)，即采用和波束（Σ）與差波束（Δ）或者和波束（Σ）與控制波束（Ω）來完成接收旁瓣抑制。為獲取更好的旁瓣抑制性能，詢問機(jī)也可以使用三通道接收旁瓣抑制技術(shù)，同時(shí)采用和波束（Σ）、差波束（Δ）與控制波束（Ω）來完成接收旁瓣抑制。

（二）竄擾抑制技術(shù)

竄擾抑制技術(shù)的基本原理是：詢問機(jī)通過詢問信號指定應(yīng)答信號的載波頻率或擴(kuò)頻碼。不同的詢問機(jī)各自選擇應(yīng)答頻率或擴(kuò)頻碼不完全相同。由于應(yīng)答信號的頻率不同或擴(kuò)頻碼的正交性，本詢問機(jī)不能接收到其他詢問機(jī)觸發(fā)產(chǎn)生的應(yīng)答信號，因此，減少了大量竄擾，如圖1所示。

（三）混擾抑制技術(shù)

混擾抑制技術(shù)的基本原理是：應(yīng)答機(jī)接收到詢問信號后，各自隨機(jī)延遲一段時(shí)間后再發(fā)射應(yīng)答信號。應(yīng)答機(jī)在各自的應(yīng)答信號中，向詢問機(jī)傳送自己的延遲時(shí)間數(shù)據(jù)，以便詢問機(jī)在計(jì)算目標(biāo)距離時(shí)扣除這部分延遲時(shí)間，完成目標(biāo)距離的測量。這樣，詢問機(jī)避免了混擾的發(fā)生，如圖2所示。

（四）“滑窗”處理技術(shù)

在二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)中，通常采用“滑窗”處理技術(shù)進(jìn)一步減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾，降低產(chǎn)生假目標(biāo)的概率，并提高目標(biāo)檢測概率?！盎啊碧幚砑夹g(shù)的原理是在通過連續(xù)多次詢問，檢測出應(yīng)答次數(shù)滿足門限要求的應(yīng)答目標(biāo)。具體處理過程如下：

將收到的應(yīng)答信號的信息存儲在由按照距離順序排列的存儲單元組成的存儲器中，存儲單元中存儲的數(shù)據(jù)包括目標(biāo)距離、識別代碼、方位等。當(dāng)收到一個(gè)應(yīng)答時(shí)，檢查是否與先前的應(yīng)答信號處于同一距離的存儲單元，以便確定是否接收到同步的應(yīng)答。如果同步應(yīng)答數(shù)量達(dá)到門限值，還要進(jìn)一步比較他們的應(yīng)答編碼數(shù)據(jù)、方位等，一致才能形成目標(biāo)報(bào)告。

二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)對目標(biāo)進(jìn)行識別時(shí)，要求目標(biāo)識別概率高，識別速度快。典型的單脈沖二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)“滑窗”長度一般選擇4～6，門限值一般設(shè)為2，識別概率均能達(dá)到0.99以上。

三、結(jié)語

本文介紹了二次雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)中的旁瓣抑制、竄擾抑制、混擾抑制和“滑窗”處理技術(shù)，用于消除旁瓣干擾、竄擾和混擾等系統(tǒng)內(nèi)部干擾，并提升對目標(biāo)的檢測概率。這些技術(shù)也可被其他基于詢問-應(yīng)答原理的系統(tǒng)借鑒，解決自身系統(tǒng)的內(nèi)部干擾問題。中國軍轉(zhuǎn)民

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（作者簡介：楊杰，四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司高級工程師，本科，研究方向?yàn)槎卫走_(dá)；作者單位：唐文博，四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司）