雷达杂散发射对邻舰雷达的电磁干扰

杨云生，张东屹，李仙茂，张友兵

(1．海军工程大学 科研部，湖北 武汉 430033;2．中国人民解放军92403部队自动化站，福建 福州 350007;3．海军工程大学电子工程学院，湖北 武汉 430033)

雷达杂散发射对邻舰雷达的电磁干扰

杨云生1，张东屹2，李仙茂3，张友兵3

(1．海军工程大学 科研部，湖北 武汉 430033;2．中国人民解放军92403部队自动化站，福建 福州 350007;3．海军工程大学电子工程学院，湖北 武汉 430033)

研究雷达和干扰机带外杂散的频谱分布和信号强度，并对邻舰雷达受到干扰的程度进行预测，给出了雷达的带外杂散和互扰方程。从仿真结果看，带外杂散对邻舰雷达的电磁干扰影响较大，特别是谐波干扰的影响。

辐射杂散;雷达互扰方程;电磁兼容;舰艇编队;谐波干扰

0 引言

舰上的电子装备工作时分接收和发射电磁波2种情况，有的只收不发，有的只发不收，但大部分是又收又发。一般电子设备在发射信号时，除了发射所需信号外，还会出现无意的带外附加电磁波信号，称之为带外杂散。2部工作频段相同或有交叠的雷达，其中一部雷达发射的电磁波可能会被另一部雷达接收，从而干扰其正常工作。这种情况一般可通过错开2部雷达的工作频率来实现电磁兼容。但是，当一部雷达的带外杂散干扰了与其主频率不相同的另一部雷达时，这种干扰涉及的面较大，就不容易被理清。特别是当2部雷达主波束对准时，发射增益和接收增益都很大，且电磁波只经单程距离衰减，强大的功率可能会对被干扰雷达造成严重干扰。因此，研究和预测雷达杂散发射对编队友邻舰艇雷达干扰的强度和频率很有必要。

为确定雷达杂散干扰的强度，行业内常采用实地测量干扰功率的方法。但由于产生干扰的实际情况和干扰的强度是变化的，在很多情况下又不完全具备实地测量的条件，因此，可根据2部雷达的技术参数，采用雷达互扰方程对干扰功率进行预测，从而对雷达受干扰的程度做出判断。

文献［1－2］对干扰电磁波的传播和衰减做了较多研究，但没有涉及到杂散发射的计算和干扰预测。本文定量分析了杂散发射对邻舰雷达的干扰强度，并给出杂散干扰的预测方法和计算公式。对于研究和解决舰艇编队的电磁兼容问题具有重要意义。

1 雷达带外杂散分析

雷达、有源干扰装备等的带外杂散主要的发射功率集中在一次谐波和二次谐波。

雷达是舰上发射强功率的主要装备，雷达的发射波形一般是脉冲式的。脉冲雷达发射机常采用矩形脉冲，理想的矩形发射脉冲具有sin(x)/x射频频谱。波瓣宽度为 2/τ的主瓣功率占总功率的90.4%，宽度为1/τ的第一、第二副瓣在上下边频中成对出现，分别含2.25%和0.85%功率，主瓣和第一、第二副瓣所含功率占了96.6%［3］。很多行业标准对发射电平提出了限制指标要求，对寄生频谱也进行了定量限制［4］。下面重点对谐波辐射和寄生辐射进行分析。

1.1 谐波辐射功率

谐波功率P(Nf)可由下式表示：

式中：Pt(f0)为雷达主工作频率的发射功率;N为谐波次数;A为斜率，dB/10倍频;B为响应与基波幅度高点，dB。表1列出了A和B的典型值以供参考。

?

以脉冲雷达发射机频谱控制的原理和方法为例，工作在GHz波段发射机二次谐波功率的计算公式为：

其余各次谐波功率的计算依此类推。

1.2 寄生辐射功率

寄生辐射的功率一般可由下式表示：

式中，P't(f0)为寄生辐射平均功率;A'和B'为发射机决定的参数。

产生寄生辐射的因素比较多，大都表现为无规律性和随机性。

2 杂散发射对编队友邻舰艇雷达的干扰预测

综合考虑各种因素，杂散干扰信号被邻舰雷达接收到，其干扰功率可用下式［1－2］表示：

式中各参数的具体含义及计算方法如下所述。

1)Pt(ft)(dBm)为发射功率。

2)Gt(ft，φt，θt)和Gr(fr，φr，θr)为发射和接收天线各个方向的增益。

3)Lr(ft，d)为电波自由空间衰减。

各向同性天线间在自由空间的空间衰减可由式(5)或式(6)得出［5］：

4)L(ft，d，Ls)为传播损耗，由大气损耗La和收发2部装备的系统损耗Lts与Lrs组成［1］。设电波大气传播衰减系数为δ dB/km，则：

La(ft，d)= δ(ft)·d(km)=1.842δ(ft)·d(kn)。(7)

在海平面处，每千米大气吸收损耗与频率的关系参见文献［5］。因为同一编队中舰与舰之间的距离较小，大气损耗一般很小，但在特殊天气条件下(雨、雪天气)，大气损耗可能较大。系统损耗一般包括馈线损耗、天线罩损耗、天线波束形状损耗、滤波器损耗、CFAR损耗(电子战装备无)、积累损耗等。一般雷达或电子战装备在低重频工作时系统损耗为11.28 dB，高重频工作时大于6.7 dB［6］。

因此，传播损耗可由下式计算：

极化损耗是由2部雷达或电子战装备信号极化方式的差异引起的损耗。若2部装备天线极化方向夹角为θp，则极化损耗可按下式计算［2］：

6)φ(ft，fr，βt，βr)为带宽匹配损耗。

设装备A和装备B重叠的工作频宽为βAB，装备A工作带宽为βA，装备A对装备B干扰时的带宽匹配损耗为

将数值代入式(4)，即可求出进入被干扰设备接收机的干扰功率。

设被干扰设备接收机灵敏度为Prmin，被干扰设备接收到典型反射截面积目标的回波功率为Pitype，接收机饱和功率为Psat。根据杂散干扰功率的大小，有以下几种情况：

1)当干扰信号功率Pj＜Prmin时，干扰信号不会引起接收机响应，不会产生干扰。

2)当Prmin≤Pj＜Pitype时，干扰信号会对敏感设备产生干扰，但设备仍能工作。

3)当Pitype≤Pj＜Psat时，干扰信号会对敏感设备造成严重干扰，收到的假目标很多，设备无法正常工作。

4)当Pj≥Psat时，干扰信号会对敏感设备造成饱和干扰，设备无法工作，甚至瘫痪。

3 仿真及结果分析

设编队内3艘舰艇上的雷达间存在杂散干扰，各舰所配置的雷达及其主要性能参数如表2所示。

?

由表2可知，1号舰AN/SPS－48E的2倍频杂散会干扰到2号舰SPS－10雷达，其干扰强度与两舰距离的关系仿真结果如图1所示。同样，1号舰AN/SPS－48E的3倍频杂散会干扰到3号舰HR－76雷达，其干扰强度与两舰距离的关系仿真结果如图2所示。

AN/SPS－48E多次谐波的干扰功率与编队舰间距离的关系仿真结果对比如图3所示。

通过上述实例分析可知，AN/SPS－48E的二次谐波可在160 km距离内对SPS－10形成干扰，其三次谐波可在53 km距离内对HR－76形成干扰。根据图3的仿真结果可知，当舰艇编队的舰间距离在20 km左右时，舰艇编队内二次、三次和四次谐波的杂散干扰强度均可达到干扰编队内典型同频雷达的程度。

4 结语

通过本文的研究表明，雷达或雷达有源干扰的二、三次谐波，甚至到五次谐波都可能对编队内其他舰艇上工作频率落入其谐波频率谱内的设备产生不同程度的干扰。因此，为解决编队舰艇雷达、电子战装备间的互扰问题，对雷达带外杂散发射与舰艇编队雷达间的干扰进行预测，具有重要的意义和实用价值。本文所提供的算法可用于现有舰艇雷达和电子战设备的干扰预测。一方面，根据预测到干扰的情况，可采取改变条件消除编队内的互扰，如改变某个用频设备的频率、拉开舰间距离或改变编队队形等解决干扰的问题。另一方面，当某个设备的正常使用受到干扰时，除了考虑同频干扰源外，可通过此预测方法寻找其他几分之一频率的干扰源。

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Research on the electromagetic interference of nearby warhip radar on jamming by radar spurious transmiting

YANG Yun-sheng1，ZHANG Dong-yi2，LI Xian-mao3，ZHANG You-bing3
(1．Office of Research ＆ Development，Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China;2．Automatization Station of the No．92403 Unit of PLA，Fuzhou 350007，China;3．College of Electronics Engineering，Naval Engineering University，Wuhan 430033，China)

This paper studies the distribution and intension of the spurious of radar and jammer，and predicts the disturbing degree of the jammed receivers，and gives equation of radiated spurious and the interference equation．From simulation it can be found that the radiated spurious can disturb the radars in nearby warship in a great degree，especially by harmonic jamming．

radiated spurious;radar interference equation;electromagnetic compatibility;warship fleet，harmonic jamming

TN954

A

1672－7649(2012)05－0091－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.021

2011－03－03;

2011－10－09

杨云生(1973－)，男，高级工程师，从事雷达对抗研究及装备技术保障工作。