海战场密集复杂电磁环境对舰载雷达有源干扰效果的影响及对策探讨

马安宁

（海军驻南京924 厂军事代表室，南京210019）

1 海战场复杂电磁环境的特点分析

海战场密集复杂电磁环境有以下特点：

（1）信号密度高，造成大量脉冲在时域重叠

·雷达数量多。未来海战场上编队作战时，雷达数量可能达到近百部甚至更多。

·单部雷达的重复频率提高。脉冲多普勒（PD）雷达在敌我作战飞机和舰艇上得到广泛采用，其重复频率比常规雷达高2 个数量级。

·低截获概率的脉压雷达被广泛采用。

·濒海战场上存在大量民用导航雷达信号。

·敌方干扰机发射的大量脉冲欺骗信号。

（2）环境背景信号复杂

·自然环境中的反射物（包括本编队内的舰艇）造成大量反射信号。

·箔条云造成反射。

·本舰卫星通信信号和高占空比雷达信号的干扰。

·本舰或临近舰艇自卫干扰机发射的高占空比干扰信号。

2 复杂电磁环境中的威胁雷达信号特点分析

（1）采用大范围频率捷变

采用达数GHz 以上范围的频率随机捷变。

（2）采用大范围重复周期抖动

雷达重复周期随机抖动范围高达100%。

雷达可以根据需要在毫秒量级的时间帧之间自动改变工作模式。

（4）采用隐蔽技术

威胁雷达的频率隐藏在民用导航雷达的频率范围内。

（5）利用干扰设备的弱点

雷达发射虚假掩护脉冲。

3 密集复杂电磁环境下干扰机的适应性分析

3.1 同时多信号的适应性问题

目前，为了对抗导弹对重要舰艇目标的饱和攻击，国内外大多数舰载雷达有源干扰机采用具有同时多方位干扰能力的多波束体制干扰发射机，也有个别采用相控阵体制干扰发射机。这些干扰机从原理上具有同时多波束的发射能力，但是，目前由于干扰激励器和干扰发射机都设计成单信号的，行波管工作在饱和状态下，所以一般只能同时发射一个信号。

在密集复杂电磁环境下，脉压威胁雷达得到广泛应用，大量威胁雷达的脉冲在时域重叠，要求干扰机必须具备同时发射多信号的能力，否则大量脉冲不受干扰，干扰效果差。

因为市政工程造价管理具有较高的技术含量，所以一定要重视管理人员的综合素质，需要具有较专业的造价管理技术和知识，充分了解市政工程本身的特点，所以企业一定要对相关人员进行培训，让造价管理人员的综合素质和专业技能逐步提高，并且对他们的道德培养进行强化，防止产生管理人员以权谋私的问题，利用职务便利获得个人利益等情况。

为了对威胁信号进行同时干扰，干扰机必须对威胁信号进行信号的时域跟踪，通常采用重频跟踪器来实现。重频跟踪器接收侦察引导接收机输出的实时脉冲特征参数描述字（PDW）（包括载频、方位、脉宽、脉幅等），实时输出对应多部雷达的跟踪波门，用于对雷达信号进行频率存储和干扰激励信号产生。在密集复杂电磁环境中，侦察引导接收机必须能正确输出PDW。这就要求侦察引导接收机具有对同时到达信号的参数测量能力。

目前，主要引导接收机采用瞬时测频体制，它具有频带宽、测频时间快、测频精度高、动态范围大、体积小、重量轻等优点；但是不具有对同时到达信号的频率测量能力，只能测量同时出现的强信号频率。当2 个信号的功率接近时，会产生很大的测频误差。引导接收机通常采用的测向设备主要采用多波束比幅测量体制，具有测向精度高、测向灵敏度高、截获概率100%的优点，但是不具备对同时到达信号的方位测量能力。

当信号时域重叠时，只能测量强信号的方位。同样，信号重叠时，小信号脉宽的测量也难以进行，频率、方位和脉宽是重频跟踪器进行信号滤波的重要实时PDW参数，它们出现大量漏测或错测时，重频跟踪器无法对信号进行正确的跟踪。

3.2 大范围捷变信号的跟踪和储频问题

对于载频和重频大范围伪随机捷变的威胁信号，频率的滤波将失去意义，依靠载频滤波的重频跟踪器很容易被同方位的其他脉冲干扰，而无法进行跟踪。对于重频大范围伪随机抖动的雷达采用跟踪的方法难以实现窄波门跟踪，导致干扰的时间资源和频率资源浪费，严重影响对多部雷达同时干扰时的干扰效果。

对于大范围伪随机频率捷变的威胁信号，现有基于数字储频体制的干扰激励器的瞬时带宽（1GHz 左右）不足，导致大量威胁脉冲落在储频带宽之外。数字储频的瞬时带宽限于高速ADC 的速度，难以达到整机要求。

3.3 电磁兼容问题

雷达有源干扰设备与侦察引导设备之间存在收发隔离度不足而带来的电磁兼容问题。由于收发的频率相同，所以难以采取滤波等措施解决。当隔离度不足时，干扰信号将影响侦察引导设备接收机的门限检测和测频及测向功能，从而导致信号大量增批，PDW出现大量错误，重频跟踪器无法跟踪雷达信号；也会使数字储频的门限电路出现大量虚警，从而严重影响干扰设备的正常工作。

当收发隔离度不足时，系统通常采取分时工作的方式，但是分时工作模式下，在干扰停止的时间段内，末制导雷达不受干扰，可以进行正常的信号接收和角度距离跟踪，但是数据率降低。另外，雷达通过改变工作模式和载频、重频等参数，导致侦察引导设备的侦察间隔时间必须尽量缩短，这将提高雷达的数据率和跟踪精度。

雷达有源干扰设备与同平台或编队内其他平台的卫星通信和高占空比火控雷达处在同一频段，也存在着电磁兼容的复杂问题，特别是干扰设备与火控雷达在反导时往往需要同时工作，所以兼容性更加重要。卫星通信为调制连续波信号，火控雷达高占空比信号的重频很高，无法采用通常的匿影措施来解决兼容性问题。而任其进入干扰引导接收机，将导致接收机和数字储频门限电路产生大量虚警，产生大量的窄脉冲参数测量，引起PDW测量错误和信号分选的增批，也会引起重频跟踪器错误跟踪。

4 适应密集复杂电磁环境的干扰设备改进措施

4.1 提高侦察引导设备对同时到达信号参数的测量能力

为了解决同时到达信号的频率测量问题，可以采用信道化和压缩接收机体制，目前，主要采用数字信道化体制。数字信道化接收机在具有同时到达信号的测量能力的同时，兼有高灵敏度、高测频精度的优点。其存在的主要问题是限于高速多位模数转换器（ADC）的速度，瞬时带宽难以达到要求，目前的器件可以达到1GHz 左右，系统应用时需要采用多个通道并行工作进行宽带覆盖。但是问题转变为降低成本、减小体积重量，随着ADC 速度的提高以及大规模高速现场可编程门阵列（FPGA）器件的发展，这些问题不难解决。

为了解决同时到达信号的角度参数测量问题，应优先采用多波束并行测向体制，波束数量越多，方位分辨力越高，每个波束内同时到达信号出现的概率越小。高精度的方位测量能力对于重频跟踪器对大范围频率捷变信号的跟踪也是非常重要的，因为在PDW中，雷达唯一无法改变的参数就是方位。降低多波束天线的副瓣电平是另一个重要措施，天线的副瓣电平决定了测向接收机同时到达信号的测量能力，即双音动态范围，采取幅度加权的方法可将天线的副瓣电平降低到－30dB 以下。另外，测向接收机需要改进原有的单信号测量方法，在每个波束单独设置检测门限，采用并行处理电路进行多通道快速幅度比较，可实现不同方位重叠信号的方位测量。

4.2 改进重频跟踪器

同时到达信号测量能力的解决将有助于提高重频跟踪器在密集复杂电磁环境中的跟踪性能。为了解决时分工作模式下干扰效果下降的问题，要求侦察时间尽量缩短，如果能够短到雷达的重复周期以内，雷达将不能进行测距，干扰效果将不受影响。跟踪器在干扰发射期间由于侦察引导设备不工作，所以只能采用记忆跟踪。记忆跟踪的精度应该达到在记忆跟踪结束时，雷达信号仍然处于跟踪器的跟踪波门内，这样跟踪器只利用一个脉冲就可以维持跟踪，侦察的时间窗口也可以较窄。另外，记忆跟踪的精度也决定了储频电路工作的时间窗口，记忆跟踪的精度差，输出的存储波门必然变宽，落入储频窗口的干扰脉冲就多，干扰效果下降，并带来电磁兼容问题。所以重频跟踪器记忆跟踪的精度需要大幅提高，当然这也需要跟踪器能够进行精确、实时的雷达重复周期测量。

雷达工作模式快速变化时，雷达的载频、重频和脉宽会快速改变。为了适应其改变，跟踪器内部需要进行多通道的并行跟踪，通道的数量应该大于等于雷达的工作模式，才能实现跟踪波门的稳定输出。

为了解决大范围频率捷变信号的跟踪问题，可采用高精度的方位、脉宽和脉幅滤波，对于频率与民用导航雷达重叠的信号，则需要对大量导航雷达脉冲建立跟踪，在时域和频域滤除导航信号的干扰。

重频跟踪器还必须实时监测雷达是否有意或无意发射欺骗掩护干扰脉冲，掩护脉冲通常比真实脉冲在时间上稍微超前，载频脉宽等其他特征可以相同也可以不同，所以重频跟踪器必须进行正确的检测、识别和剔除，否则可能只对掩护脉冲进行跟踪和干扰。

4.3 干扰激励器和发射机具有同时多信号能力

为了对重叠信号进行有效干扰，必须使干扰激励器和发射机具有同时多信号发射能力。压控振荡器（VCO）基础上的噪声技术激励器产生多信号需要采用多个VCO 通道，在直接数字合成（DDS）基础上的噪声技术产生器可以采用单个通道同时产生多个信号。数字储频基础上的欺骗干扰激励器本身具有多信号的储频和复制能力，但是其变频通道必须依靠多个通道并行工作。

小功率的激励器可以采用多通道的方式实现多信号产生能力，不会产生信号的互调效应。最终的大功率发射机一般是基于行波管的，由于体积、重量和价格的原因，难以为了实现多信号能力而采用并行工作的方案。为了使行波管避免多信号放大时产生互调，应使其工作在线性状态，基于多波束阵列发射机的波束开关矩阵也必须采用多刀多掷形式的开关。

4.4 扩展数字储频的瞬时带宽

数字储频的瞬时带宽与高速多比特ADC 的采样速度有关，为了提高瞬时带宽，可以采用正交采样的方法实现瞬时带宽的加倍，但是这样的提高仍然达不到要求。

可以采用的一种方案是在引导接收机的射频前端进行频率的高速检测，然后将数字储频的变频通道进行快速引导。频率的测量速度和引导速度需要达到10ns 量级，才能保证干扰机的最小延迟时间要求，从而保证干扰效果。频率快速测量的测频分辨率只要达到数字储频瞬时带宽的一半即可，可以采用瞬时测频或多通道滤波检波的方案实现快速频率测量。频率的快速引导需要采用快速的直接式频率合成器来实现，频率的建立时间取决于超高速微波开关的开启时间。

4.5 连续波和高占空比等干扰信号的消除

抑制和消除连续波对引导接收机和数字储频模块的影响是提高电子对抗设备密集复杂电磁环境适应能力的重要方面。目前的测频接收机有时采用开关斩波的方法消除连续波信号的影响，也有将接收机的门限提高到连续波信号以上的处理方法。较好的措施是采用钇铁石榴石（YIG）或单片微波集成电路（MMIC）可调带阻滤波器过滤的办法来消除连续波的影响，通常其抑制度可达40dB左右，为了滤除可能存在的多个干扰源，可以将多个滤波器串联。对于数字储频通道来说，也必须采用同样的措施，实现对连续波和高重频干扰信号的滤除，才能避免其对放大、变频、门限检测等微波通道的干扰。

对于多方位和多波束比幅测向的宽开直检式测向接收机来说，连续波和高重频信号也将严重影响其正常工作。但是，由于通道数量多，如果每个通道都增加可调滤波器，那么价格、体积、重量和供电使得引导接收机难以承受。

为了解决测向通道受连续波和高重频信号干扰的问题，可以借助低副瓣多波束天线来实现。对干扰方向对应的波束进行开关控制，可以将干扰有效抑制；也可采用自适应滤波方案，即在测频通道采用YIG或MMIC 可调滤波器进行滤波，在多波束的每个测向通道利用经过滤波的测频通道的分路信号与一个固定中频进行单边带上变频后作为本振信号，测向天线输出的信号与该本振信号混频产生中频信号，该中频信号的幅度与测向天线的射频信号成比例。对于脉冲信号，测频通道滤波器保持直通状态，射频信号与一固定中频连续波信号经单边带混频器变频后，作为本振信号，该信号与定向通道来的射频信号进行混频后，产生与全向通道固定本振同频的中频信号，该中频信号的脉宽和脉幅与射频信号相同，经中频检波对数视频放大器（DLVA）后进行量化采样和方位编码，可达到与原射频信号的DLVA方案同样的性能。当存在连续波或高重频信号时，测频通道检测到连续波信号后，控制可调滤波器滤除该频率，所有定向通道由于无连续波或高重频信号的本振输入而无对应的中频输出，而外部的脉冲信号则可以正常接收，从而抑制定向通道的干扰。

4.6 收发隔离问题的解决途径

提高收发隔离度对于改进干扰机的干扰效果至关重要。提高收发隔离的主要措施有：

（1）选择适当的天线安装位置，降低近距离反射影响；

（2）降低收发天线的副瓣电平，降低空间直接耦合度；（3）收发天线采用正交极化，提高正交隔离度；（4）收发天线之间设置隔离装置，提高空间隔离度；

（5）采用射频和数字自适应干扰对消措施，抑制干扰信号对接收机的影响。

在系统设计方面，还应该设法降低对收发隔离度的要求，例如自适应降低发射功率、提高接收机的检测门限，提高时分工作的灵巧性等。

5 结束语

在密集复杂的电磁环境中，舰载有源干扰机需要应对反舰导弹末制导雷达、机载相控阵多功能雷达等威胁作战对象采取的载频大范围捷变、重频大范围抖动和掩护脉冲等抗干扰能力提升带来的挑战。在引导接收机和干扰发射机方面，需要增加时域重叠信号的参数测量、跟踪和干扰能力，在电磁兼容性方面需要抑制连续波、高重频、大量民用导航信号等干扰信号对接收机、干扰激励器和重频跟踪器的干扰，需要解决收发隔离度达不到要求所带来的影响信号稳定侦收、识别和干扰的难题。解决以上问题之后，舰载有源干扰机将与无源干扰、舷外有源诱饵等设备一起协同配合，完成电子对抗系统肩负的软杀伤使命任务。

［1］王汝群.战场电磁环境［M］.北京：解放军出版社，2006.

［2］刘棱，胡辉.现代电子战系统发展趋势［J］.舰船电子对抗，2005（3）：6－10.