主动雷达导引头射频干扰技术研究

宋道军

(江苏北方电子有限公司 无锡 214145)

1 引言

主动雷达导引头是精确制导武器的关键组成部分，它对目标进行探测，并引导武器飞向目标。尤其是随着毫米波技术的发展，精确制导武器的作战效能越来越高，因此，对主动雷达导引头的干扰显得越来越重要。目前，主动雷达导引头大都采用脉冲多普勒(PD)体制，用单脉冲测角跟踪的方法，具有较高的抗干扰能力，一般的压制干扰和欺骗干扰很难奏效，只能通过对其实施角度欺骗干扰，破坏其角跟踪功能。最有效的干扰方法是闪烁干扰和交叉眼干扰［1］，本文研究了这两种干扰方法的原理和干扰效能。

2 单脉冲测角跟踪原理

图1是典型的比幅单脉冲雷达组成框图，其工作原理是:处于发射状态时，以和波束方式向空中辐射信号，处于接收状态时，多个天线同时接收并进行和差运算，并输出和、方位差和俯仰差信号，这三路信号分别送到各自的接收机，方位差和俯仰差信号送到天线伺服系统，以控制天线转动，保证天线瞄准目标［2］。

图1 典型比幅单脉冲雷达组成框图

AGC电路根据和通道信号的幅度调整三路中放的增益，保证角误差与信号的幅度无关，即实现归一化处理。相位检波器输出的角跟踪误差电压为:

式中，e为角误差检波其输出的电压，|Δ|为差信号幅度，|Σ|为和信号幅度，cosφ为和、差信号之间的相角，当稳定跟踪目标时，e=0，天线对准目标。

当波束内有两个位于电轴两侧的目标时，双目标角误差Δe可以表示为:

式中，P1，P2分别为两目标回拨到达天线口面时的功率;FΣ(θ)、FΔ(θ)分别为和、差波束的方向性系数，θ1、θ2分别为两目标偏离电轴的角度。当偏离角度不大时，式(2)可以近似为:

式中，e1、e2分别为两目标的角误差信号。

如果此时处于稳定跟踪状态，Δe=0，天线跟踪在两个目标的能量质心处，可得到如下关系:

3 主动雷达导引头角度欺骗技术

对于主动雷达导引头实施角度欺骗的干扰方法按照干扰机理可以分为两大类:闪烁干扰和交叉眼干扰，这两种干扰技术都是用两部干扰机。闪烁干扰的两部干扰机通常安装在两个平台上，通过周期的、交替的发射干扰信号，会使导引头雷达波束中心交替的指向两个平台，从而引起波束周期摆动，致使导引头无法稳定跟踪目标，降低其命中概率。闪烁干扰按干扰机信号相位关系可以分为相参干扰和非相参干扰，实际使用中，由于干扰机需要安装在两个不同的平台上，两路干扰信号无法做到相参，但是在时间上可以通过两机实现同步，因此，大都采用非相差同步闪烁干扰。交叉眼干扰通过在平台上搭载的两个干扰机转发雷达信号，并使其在功率/相位等参数上满足一定条件，各发射信号合成雷达天线相位中心所在空间点的局部特殊辐射场，该辐射场的波前在雷达所在位置的局部发生扭曲以产生假象，使导引头雷达误认为辐射源在另外的虚假位置。交叉眼干扰的参数选择适当时，可以使被干扰雷达的瞄准轴超出两干扰源连线的方向，从而产生很大的角误差。交叉眼干扰所需的两部干扰机通常安装在同一平台上，并尽量拉开距离，所发射的干扰信号为相参信号。

4 同步闪烁干扰

同步闪烁干扰要求两部干扰机发射的信号在时域上保持同步，均以50%占空比发射矩形脉冲调制的干扰信号，同步闪烁干扰的有效条件为:有较大的干信比，被干扰雷达无法分辨两目标。当两目标之一离开雷达波束时，雷达将从角度上分辨目标，只跟踪其中一个目标。因此，要使闪烁干扰有效，两个目标应始终处于雷达波束内。

闪烁干扰示意图如图2所示。假设干扰源1发射能量为P1，干扰主瓣与导引头电轴夹角θ1=0.5 θ0.5，θ0.5为导引头波束宽度;干扰源 2 发射能量为P2，夹角为 θ2。

图2 闪烁干扰示意图

此时雷达的分辨角可以表示为:

式中，b=P2/P1为两干扰源能量比。

根据式(5)可以绘出分辨角和能量比的关系曲线，如图3所示。图中，横坐标是以dB为单位的能量比，纵坐标是分辨角与波束宽度的比值。从图3中可以看出，分辨角随能量比的增大而减少。当能量比为0dB时，分辨角最大，天线跟踪在两个干扰源中间。当能量比达到20dB时，天线基本对准干扰源2。

图3 分辨角与能量比关系曲线

由图3知，能量比过大时，雷达会过早的从角度上分辨目标。在闪烁干扰中，应该慎重选择能量比。

5 交叉眼干扰

图4 两点辐射源的信号矢量图

交叉眼干扰通常由两个发射支路组成，发射的两路干扰信号具有一定的相位差，利用波前扭曲使雷达偏离真实目标，而跟踪虚假目标，这种技术的效果就象是真实目标移向一个新的位置［3］。如图4所示，假设两个干扰机的间距为L，并且是具有固定相移的全向辐射器。两个辐射器的电场分别为:E1(t)、E2(t)，则辐射器在空间的合成场强为:

合成信号相对于基准信号有一个相位角φ(φ)，因为基准信号对应的方向就是从2个干扰源连线中心作垂线的方向，所以相位角φ(φ)的正切可以用两矢量垂直分量的和除以水平分量的和来表示，即:

当ψ=0时，也就是辐射源的基距与到接收点的位置垂直时，式(9)可以简化为:

由此可见，有两点源目标所产生的相位波前的畸变取决于信号的振幅比和它们之间的相位差，并且在相位差为180°和振幅比为1时达到最大值。定向误差与辐射源之间的间距、所辐射信号之间的相位差以及信号振幅比都有关系。

雷达偏离目标的距离为:

假设L=50m，ψ =5°，仿真得出雷达偏离目标的距离同干扰信号的振幅和相位关系，如图5所示。

图5 雷达偏离目标的距离同干扰信号的振幅和相位关系

从图5可以看出，当信号振幅比接近1，相位差在180°时，能够达到最大偏差。但是相位差有起伏时，欺骗效果将产生很大的变化。通过控制干扰信号的幅度和相位参数，可以达到角度欺骗的效果。

6 结论

通过对同步闪烁干扰和交叉眼干扰这两种干扰措施的原理分析和干扰效果仿真，可以看出这两种干扰措施都能够有效对主动雷达导引头进行角度欺骗干扰，在具体实施干扰时，需要根据实际情况控制干扰信号的参数，以使干扰达到最佳效果。

［1］张锡祥等.新体制雷达对抗导论［M］.北京:北京理工大学出版社，2010.

［2］侯民胜等.单脉冲雷达的闪烁干扰技术研究［J］.现代电子技术，2009，15:1－3.

［3］王慧萍等.一种交叉眼干扰技术实现的新方法［J］.舰船电子对抗，2007，30(6):23－26.