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(xié)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(guān)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(xiàn)兩者的電磁兼容提供了基本依據(jù)。

關(guān)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(xié)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(fù)雜的任務(wù)，需要將各種組織方法、技術(shù)方法結(jié)合起來實現(xiàn)。其中組織方法是在各種類型的發(fā)射機和接收機之間劃分頻帶、選擇空間位置、發(fā)射機功率、接收機靈敏度等，是裝備的各項戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標已經(jīng)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(yīng)保持的最小距離間隔;或當距離間隔給定時，應(yīng)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(fā)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(shù)，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(fā)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(shù)量;k為功率合成效率，根據(jù)經(jīng)驗，一般取0.8。

若干擾有效，則干信比應(yīng)大于等于壓制系數(shù)Kj，即：

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

壓制系數(shù)是指雷達發(fā)現(xiàn)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(shù)是干擾信號調(diào)制樣式，干擾信號質(zhì)量、接收機響應(yīng)特性、信號處理方式等的綜合性函數(shù)。對于常規(guī)脈沖雷達、捷變頻雷達、頻率分集雷達等，干擾壓制系數(shù)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(guān)系

在考慮雷達干擾裝備和雷達的相對位置關(guān)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(xiàn)。

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(guān)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(guī)、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(guī)、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(guī)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?？梢钥闯觯墨I9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(chǔ)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(jù)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(chǔ)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(yīng)，則有九種相對位置關(guān)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(jù)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?qū)崿F(xiàn)快速連續(xù)的調(diào)諧。