二次雷達假目標的產生和抑制

李永剛

摘要：假目標的出現(xiàn)給空中交通的正常運行帶來了一定的安全隱患，有必要通過適當?shù)募夹g手段將雷達假目標的出現(xiàn)概率降到最低。本文結合空管二次雷達工作原理，從雷達信號多路徑傳播、應答信號脈沖特點以及外部因素等多方面分析二次雷達假目標的成因及相應的抑制方法。

關鍵詞：假目標;反射;抑制

一、概述

假目標產生的原因有多種，主要包括多徑傳播（反射）、異步干擾、繞環(huán)效應、二次環(huán)繞及虛影目標等。

1.多徑傳播（反射）

“多徑傳播”，即在雷達發(fā)射天線、目標和接收天線之間存在一條以上路徑的現(xiàn)象。通常雷達發(fā)射和接收采用同一天線，天線與目標之間的直線路徑稱為直接路徑，而在雷達天線和目標之間經過地面或建筑物等障礙物反射到達的路徑稱為間接路徑。不同類型的多路徑對于雷達檢測性能也產生不同的影響。

通常，多徑傳播是造成二次雷達假目標產生的最主要原因。根據(jù)多徑傳播形成假目標的過程，分為兩種情況即詢問的反射和應答的反射。

2.異步干擾

異步干擾是指二次雷達收到在它威力范圍之內由另外一部二次雷達詢問引起應答機的回答，這種回答與該雷達發(fā)射不同步，所以稱為異步干擾。當飛機處于雷達A與雷達B作用距離重疊區(qū)域時，雷達A和雷達B都會向飛機進行詢問，飛機也會向雷達A和雷達B進行應答。但有時雷達B可能會收到飛機對雷達A的應答，如果雷達B對這一應答進行處理，就會產生假的目標。

3.繞環(huán)效應

二次雷達的發(fā)射機經過天線向外發(fā)射時，有兩個基本的波束，即詢問波束和控制波束。詢問波束具有高增益，窄的水平波瓣和低旁瓣?？刂撇ㄊ哂械偷脑鲆?，它的增益大于詢問波束除主瓣以外所有方向上的增益?？刂撇ㄊ淖饔镁褪怯脕矸乐癸w機回答詢問波束的旁瓣詢問，達到旁瓣抑制的作用。

但是，某些極端情況下，出現(xiàn)“旁瓣擊穿”，控制波束覆蓋詢問波束的旁瓣不能實現(xiàn)，這樣在接近地面雷達站的飛機的應答機將被詢問波束的旁瓣所觸發(fā)，在天線掃描過程中，應答機大部分時間處于詢問波束的旁瓣的威力范圍之內，應答機可能持續(xù)或者斷續(xù)應答，產生很多假目標，出現(xiàn)“繞環(huán)效應”。

4.二次環(huán)繞

當二次雷達的脈沖重復頻率過高時，可能導致如下情況，即一次成功的詢問所產生的飛機應答在下一個詢問周期內被雷達所接收到，而且與下一個周期的詢問脈沖穩(wěn)定地同步，這就是所謂的“二次環(huán)繞”，“二次環(huán)繞”會造成計算機在計算目標與雷達距離時得到一個錯誤的時間差，造成目標距離偏差，從而人為地產生一個近距離假目標。

5.虛影目標

虛影目標是指其框架脈沖F1，F(xiàn)2并非是框架脈沖，因為這兩個脈沖之間的間距正好為20.3秒，在處理中，系統(tǒng)將這組脈沖組視為一個應答信號，即為一個與真目標距離和方位角很接近的假目標。

6.其他原因

除了上述原因之外，還有其他原因可能造成假目標的產生。

當方位編碼器精度或者旋轉鉸鏈出現(xiàn)問題時，目標的方位會出現(xiàn)偏差，其在系統(tǒng)中顯示的位置與實際方位不符，這樣的假目標的特點是成批大范圍出現(xiàn)。

航海雷達系統(tǒng)與航空雷達有著類似的原理，所以航空雷達有可能捕獲船載應答機發(fā)射的應答信號，但系統(tǒng)無法對其進行解碼，從而出現(xiàn)只有方位和距離的假目標。

二、假目標的抑制

對于不同原因產生的假目標，我們利用不同的手段和方法有針對性的進行抑制。針對反射所引起的假目標，主要的抑制手段包括抬高天線仰角、添加固定反射物、調整STC和TVBC曲線、改進型詢問旁瓣抑制IISLS等;針對異步干擾引起的假目標，通常通過接收機旁瓣抑制RSLS、適當降低雷達的脈沖重復頻率PRF以及脈沖重復周期交錯等來達到抑制的目的;針對繞環(huán)效應產生的假目標，主要的抑制手段包括詢問旁瓣抑制ISLS、改進型詢問旁瓣抑制IISLS、接收旁瓣抑制RSLS等;針對二次環(huán)繞現(xiàn)象，我們通過采用交錯的形式發(fā)射詢問脈沖重復頻率，從而抑制假目標。

1.反射的抑制

1）抬高天線仰角

對于距離比較遠的反射物，我們可以通過抬高天線仰角來改善反射的出現(xiàn)的情況，但抬高的角度必須嚴格掌握，抬高太多易引起近距離低空目標的丟失，所以針對近距離反射物，不宜采用此方法。

2）添加反射物

通過雷達軟件進行反射物添加，達到抑制反射的作用。

3）靈敏度時間控制STC

接收機靈敏度是指整個雷達能夠正常工作時的最小輸入信號功率，ICAO建議接收機的靈敏度要優(yōu)于-85dBm。靈敏度時間控制STC技術，是指采用對不同距離上不同強度的信號進行控制的方法來擴大接收機的動態(tài)范圍，STC技術主要用于信號處理的前端。正因為STC技術對接收機輸入信號有接收或抑制的控制功能，所以是抑制反射的重要技術之一。STC曲線分為線性STC和可編程STC兩種，一般我們采用線性STC曲線。

4）TVBC（Time Varied Base Clipping）

相對于雷神雷達的STC曲線，Thales所采用的是TVBC曲線，區(qū)別在于STC用于接收機，即信號處理的前端，而TVBC用于應答處理機MRP，即信號處理的后端。

TVBC曲線的原理與STC類似，通過設立門限對處理過的信號進行選擇，從而有效地濾除雜波干擾和假目標。

2.旁瓣抑制SLS

1）詢問旁瓣抑制ISLS

關于詢問旁瓣抑制，見繞環(huán)效應。

2）接收機旁瓣抑制RSLS

異步干擾多數(shù)是通過旁瓣被接收機所接收的，而RSLS技術恰恰能有效地減少異步干擾。和ISLS的原理一樣，在接收機上接收到來自天線的控制波束，通過對控制信號和目標的應答信號（和波束）強度的比對，可以有效地判斷出這個接收信號是來自于主瓣還是旁瓣。從而有效地達到了減少異步干擾的目的。

3）改進型詢問旁瓣抑制IISLS

IISLS是基于ISLS的改進，能有效抑制經過反射的詢問信號對機載應答機的觸發(fā)。與ISLS不同，IISLS的和通道發(fā)射P1和P3脈沖，而控制通道發(fā)射P1cont和P2脈沖。在主瓣方向上P1、P2和P3的電平相同，而P1cont在P2的基礎上進行一定程度衰減。

當應答機處于主瓣內，P1cont和P1脈沖同時到達應答機，兩者電平疊加大于P2脈沖，于是應答機對詢問產生應答;當應答機處于旁瓣內，應答機接收到的脈沖信號，不符合二次雷達標準，應答機將不予詢問產生應答，并將自我抑制35us，在此期間將對所有詢問，尤其是反射產生的詢問，不產生應答，從而達到抑制反射的作用，但在多重雷達覆蓋的區(qū)域，會顯著影響二次雷達的應答概率，ICAO附件10中已經不推薦使用該技術。

3.脈沖重復頻率交錯PRF Staggered

為了解決二次環(huán)繞問題，我們采用詢問脈沖重復頻率交錯的方法。

由于PRF采用交錯形式發(fā)射，所以相鄰的詢問周期都不相同。由同一詢問周期內應答信號與詢問信號之間的時間差計算出目標距離Rf，相鄰周期內的Rf均不相等;但由本詢問周期內詢問信號與下一個詢問周期應答信號之間的時間差計算目標距離，得出的結果均為Rt。這樣，系統(tǒng)不會將Rf誤以為是目標的距離，這樣就有效地避免了二次環(huán)繞產生的假目標問題。

同時，脈沖重復頻率交錯也能有效地抑制異步干擾所產生的假目標。我們假設雷達A和B均采用脈沖重復頻率交錯，雷達A對目標進行詢問，目標的應答被雷達B接收，并且目標對A的應答與相對應的詢問在同一詢問周期內，不存在二次環(huán)繞。

三、結論

本文從二次雷達工作原理出發(fā)，對二次雷達假目標的多種形成原因進行了分析，并闡述了幾種常用的二次雷達假目標抑制手段，希望能給大家在處理雷達出現(xiàn)異常假目標情況時給予一定的參考。