復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)抗干擾相關(guān)問(wèn)題

王濤 王榮勇 何祖福

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復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)抗干擾相關(guān)問(wèn)題

王濤 王榮勇 何祖福

南京長(zhǎng)江電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210038

近年來(lái)，空間電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，雷達(dá)經(jīng)常受到各種電磁雜波的干擾。這些干擾嚴(yán)重影響雷達(dá)的性能發(fā)揮。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境將更加復(fù)雜，必將會(huì)對(duì)雷達(dá)正常運(yùn)行探測(cè)目標(biāo)提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此雷達(dá)抗干擾技術(shù)的研究就是目前研究的重要內(nèi)容。從復(fù)雜電磁環(huán)境影響雷達(dá)探測(cè)工作的角度出發(fā)，分析了雷達(dá)抗干擾的特征和方法，同時(shí)著重從復(fù)雜電磁環(huán)境的條件下對(duì)雷達(dá)抗干擾技術(shù)以及相關(guān)原理進(jìn)行了深入探析，并提出了新的復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)抗干擾技術(shù)的發(fā)展方向。

雷達(dá)；抗干擾技術(shù)；電磁環(huán)境

引言

在當(dāng)前基于信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)條件下，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境變得相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)雷達(dá)工作性能與生存能力構(gòu)成了嚴(yán)峻的威脅和挑戰(zhàn)。復(fù)雜電磁環(huán)境作戰(zhàn)條件下的雷達(dá)能否具備較強(qiáng)的抗干擾能力，以確保其作戰(zhàn)效能得到充分發(fā)揮，已成為戰(zhàn)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵因素。

1 雷達(dá)抗干擾現(xiàn)狀

常見(jiàn)的電磁干擾形式分為三類(lèi)：第一類(lèi)是噪聲壓制式干擾；第二類(lèi)是假目標(biāo)欺騙式干擾；第三類(lèi)干擾是多種干擾方式的組合，組合干擾可以發(fā)生在時(shí)域、頻域、空域或極化域上。雷達(dá)能夠應(yīng)對(duì)單一干擾方式，對(duì)干擾的性質(zhì)進(jìn)行分辨，但抗干擾的方法只針對(duì)單一干擾環(huán)境進(jìn)行研究。如果干擾方式未知或多種干擾方式并存，就會(huì)給雷達(dá)抗干擾帶來(lái)難度。這些常規(guī)的抗干擾方法就很難適用，且對(duì)同時(shí)包含壓制性干擾和欺騙性干擾的復(fù)合干擾，雷達(dá)抗干擾的效果不是很理想。

2 復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)探測(cè)工作的分析

2.1 復(fù)雜電磁環(huán)境造成戰(zhàn)場(chǎng)感知的虛假性

在戰(zhàn)場(chǎng)中的目標(biāo)煩冗復(fù)雜，干擾是不間斷的，同時(shí)雷達(dá)自身也需要考慮探測(cè)隱身目標(biāo)、超低空突防、反輻射導(dǎo)彈、電磁脈沖炸彈等等綜合性因素的影響。一旦敵方采用多種電磁干擾，造成復(fù)雜混亂的電磁環(huán)境，使得電磁密度分布較大，最終造成空域飽和，使得雷達(dá)中的各種傳感器失去應(yīng)有的功能，從而沒(méi)有辦法對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)中的形勢(shì)進(jìn)行感知，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)指揮人員是極為不利的。

2.2 應(yīng)對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境雷達(dá)基本特征

首先，復(fù)雜電磁環(huán)境給雷達(dá)造成了較差的工作環(huán)境，因此與其他作戰(zhàn)系統(tǒng)、設(shè)備的電磁兼容性是關(guān)注的重點(diǎn)，必須保證雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定接收、解調(diào)出真實(shí)信號(hào)，高效傳送真實(shí)信息給指揮系統(tǒng)的能力；其次，雷達(dá)系統(tǒng)必須以高速計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，作為數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算、交換與傳遞的基礎(chǔ)，從而提升整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及復(fù)雜電磁環(huán)境的計(jì)算運(yùn)行效率[2]。

3 復(fù)雜電磁環(huán)境下的雷達(dá)抗干擾技術(shù)

3.1 頻域抗干擾

在雷達(dá)抗干擾體系中頻域抗干擾是非常核心的內(nèi)容，因?yàn)轭l域干擾是雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境中最容易受到的干擾形式，通常采用自適應(yīng)頻率捷變、頻率分集與頻譜擴(kuò)展等對(duì)抗手段。自適應(yīng)頻率捷變是頻域抗干擾中應(yīng)對(duì)噪聲壓制性干擾主要采用的手段，通過(guò)頻率偵查對(duì)雷達(dá)周?chē)碾姶鸥蓴_環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)、分析，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的結(jié)果得出雷達(dá)系統(tǒng)最佳的工作參數(shù)。頻率分集就是為了完成統(tǒng)一任務(wù)采用差別較大的多個(gè)頻率類(lèi)似同時(shí)工作的一種技術(shù)。只要將分集的帶寬設(shè)置成大于瞄準(zhǔn)干擾的帶寬，頻率分集技術(shù)就能夠?qū)γ闇?zhǔn)形式的干擾進(jìn)行抵抗。同時(shí)在對(duì)抗寬帶阻塞式干擾時(shí)只有通過(guò)增加雷達(dá)頻率分集的帶寬就能夠使得干擾機(jī)加大干擾頻譜寬度。頻譜擴(kuò)展則是新型的擴(kuò)譜技術(shù)，首先能夠提升雷達(dá)的探測(cè)范圍，同時(shí)能夠使敵方很難檢測(cè)到類(lèi)似信號(hào)。通過(guò)上述對(duì)頻域抗干擾的優(yōu)化能夠大大提升雷達(dá)抗干擾系統(tǒng)的綜合性能。

3.2 空域抗干擾

空域內(nèi)的雷達(dá)干擾技術(shù)主要涵蓋超低副瓣天線、旁瓣相消、旁瓣匿影等內(nèi)容。超低副瓣天線是雷達(dá)空域內(nèi)容中最前端的抗干擾環(huán)節(jié)，而且通常雷達(dá)的噪聲類(lèi)型的干擾都是通過(guò)副瓣進(jìn)入的，所以通過(guò)構(gòu)建超低副瓣天線能夠提升雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力與反偵察功能。自適應(yīng)旁瓣相消技術(shù)有利于噪聲壓制式干擾的對(duì)抗，當(dāng)有源干擾信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，通過(guò)天線旁瓣進(jìn)入的干擾信號(hào)足以影響天線主瓣對(duì)目標(biāo)的探測(cè)。自適應(yīng)旁瓣相消技術(shù)是利用輔助天線接收的干擾信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理的方法對(duì)消掉主天線接收信號(hào)中的干擾信號(hào)，以抑制干擾，提高雷達(dá)在干擾條件下檢測(cè)目標(biāo)的能力。旁瓣相消效果圖如圖1所示。

圖1 旁瓣相消效果圖

對(duì)于假目標(biāo)欺騙式干擾，旁瓣匿影有很好的抑制效果。欺騙性干擾是根據(jù)偵收系統(tǒng)獲得的雷達(dá)信號(hào)，通過(guò)干擾機(jī)發(fā)射與被干擾的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)相同或相近的假信號(hào)，使得雷達(dá)難以解調(diào)出目標(biāo)信號(hào)，通過(guò)相似欺騙與多批假目標(biāo)搶占雷達(dá)資源，以假亂真使雷達(dá)無(wú)法正常跟蹤真實(shí)信號(hào)。旁瓣匿影技術(shù)是通過(guò)輔助天線接收的信號(hào)和主天線的信號(hào)相比較，取出真實(shí)信號(hào)抑制干擾信號(hào)。圖2為旁瓣匿影效果圖。

圖2 旁瓣匿影效果圖

3.3 綜合對(duì)抗

在復(fù)雜電磁環(huán)境下，僅使用某種抗干擾技術(shù)是不夠的，綜合采用對(duì)抗手段才能保證對(duì)抗的有效性。綜合對(duì)抗包括3個(gè)方面。

（1）多種抗干擾技術(shù)相結(jié)合。單一的抗干擾措施只能對(duì)應(yīng)某種單一的干擾，比如捷變頻技術(shù)只能抗瞄準(zhǔn)式有源干擾，對(duì)其他形式的干擾信號(hào)作用不大。所以，綜合采用多種抗干擾措施能有效提高雷達(dá)的抗干擾能力。

（2）多體制雷達(dá)組網(wǎng)。單一雷達(dá)的抗干擾能力總是有限的，但采用多種抗干擾技術(shù)會(huì)使雷達(dá)變得復(fù)雜。采用多種體制雷達(dá)組網(wǎng)能獲得很強(qiáng)的抗干擾能力，多體制雷達(dá)網(wǎng)會(huì)形成一個(gè)十分復(fù)雜的雷達(dá)信號(hào)空間，占據(jù)很寬的頻域，通過(guò)數(shù)據(jù)傳遞和情報(bào)綜合形成一個(gè)有機(jī)整體，其抗干擾能力有質(zhì)的變化。

（3）靈活的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作。除了應(yīng)提高雷達(dá)抗干擾技術(shù)水平以外，采取靈活多變的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，往往也能發(fā)揮相當(dāng)有效的抗干擾效果[1]。

4 復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

電子技術(shù)在軍事武器裝備中的核心作用越來(lái)越明顯，新型雷達(dá)體制得以迅速崛起和廣泛應(yīng)用，以適應(yīng)軍事電子高技術(shù)激烈對(duì)抗的局面。在電子對(duì)抗日益擴(kuò)大、日趨激烈的形勢(shì)下，現(xiàn)代雷達(dá)的發(fā)展應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1）雷達(dá)天線應(yīng)具有高增益、低副瓣、窄波束、低交叉極化響應(yīng)、副瓣對(duì)消、副瓣消隱、電子掃描消控陣和單脈沖測(cè)角技術(shù)等特點(diǎn)；（2）收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有高效輻射功率、脈沖壓縮波形、寬帶頻率跳變、寬動(dòng)態(tài)范圍、鏡像抑制、單脈沖/輔助接收系統(tǒng)的信道匹配等特點(diǎn)；（3）雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)具有功率管理能力，能在密集信號(hào)環(huán)境中迅速地探測(cè)、截獲、分選和識(shí)別威脅信號(hào)，根據(jù)威脅等級(jí)自動(dòng)選擇最佳干擾模式，以獲得最佳探測(cè)效果，并能對(duì)干擾點(diǎn)隨時(shí)進(jìn)行定位；（4）雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)具有綜合的多功能能力，既能應(yīng)對(duì)積極干擾，又能及時(shí)判斷消極干擾，此外還要綜合利用雷達(dá)技術(shù)資源，提高全方位的抗干擾能力。（5）新體制雷達(dá)，如稀布陣綜合脈沖孔徑技術(shù)。稀布陣綜合脈沖孔徑技術(shù)是采用大孔徑稀疏布陣、寬脈沖發(fā)射、接收用數(shù)字技術(shù)綜合形成窄脈沖和天線陣波束的新體制雷達(dá)技術(shù)，具有工作頻帶寬、同時(shí)工作頻率快、信號(hào)截獲概率低等優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，復(fù)雜的電磁環(huán)境給雷達(dá)造成的影響非常嚴(yán)峻。為了使雷達(dá)能夠在未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中正常發(fā)揮作用，研究雷達(dá)抗干擾技術(shù)十分必要。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前雷達(dá)所面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境下抗干擾現(xiàn)狀及其對(duì)抗技術(shù)的研究，指出了未來(lái)雷達(dá)抗干擾技術(shù)的新特點(diǎn)。

[1]趙國(guó)慶. 雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.

[2]陳伯孝. 現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

Anti-Jamming Related Problems in Complex Electromagnetic Environment

Wang Tao Wang Rongyong He Zufu

Nanjing Changjiang Electronic Information Industry Group Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210038

In recent years, the space electromagnetic environment has become increasingly complex, and radars are often interfered with by various electromagnetic clutter. These disturbances seriously affect the performance of the radar. The electromagnetic environment of the future battlefield will be more complicated, and it will definitely pose a serious challenge to the radar’s normal operation detection target. Therefore, the research of radar anti-jamming technology is an important part of the current research. From the perspective of complex electromagnetic environment affecting radar detection work, the characteristics and methods of radar anti-interference are analyzed. At the same time, the radar anti-jamming technology and related principles are deeply analyzed from the complex electromagnetic environment, and new complexities are proposed. The development direction of radar anti-jamming technology in electromagnetic environment is also analyzed.

radar; anti-interference technology; electromagnetic environment

TN974

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