对搜索雷达的噪声压制干扰效果评估

2014-07-03张磊，熊波

兵器装备工程学报 2014年4期

张磊，熊波

(海军航空工程学院 a.研究生管理大队;b.兵器科学与技术系，山东烟台 264001)

噪声压制干扰就是利用噪声干扰信号遮盖或淹没有用信号，使敌方接收机的信噪比大大下降，难以检测出有用信号的一种有源干扰方式。根据干扰信号中心频率、干扰带宽、被干扰设备接收机中心频率、接收机带宽之间的关系，可分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰［1］。

影响噪声压制干扰效果的因素很多，包括:雷达功率、噪声功率、噪声带宽、接收机带宽、干扰噪声样式、雷达虚警概率、雷达信号处理方式等。噪声压制干扰效果评估准则包括功率准则和效能准则［2-4］。效能准则是功率准则在现实作战环境下的一种概率反映，两者实质是相同的。因此，噪声压制干扰效果评估的基本准则仍然是功率准则。而功率准则中的众多指标之间有怎样的关联，如何进行选取，就是噪声压制干扰效果评估要解决的主要问题。

1 噪声环境下的雷达目标检测

1.1 有源干扰条件下的雷达方程

雷达接收到目标功率为

其中:Pt为雷达发射功率;G 为雷达天线增益;λ 为雷达波长;σ 为目标雷达反射面积;R 为目标距离。

雷达接收干扰信号功率为

其中:Pj为干扰机功率;Gj为干扰机天线增益;Gr＇为雷达天线对准干扰机方向的增益;Rj为干扰机机距离雷达距离;Δf为雷达接收机带宽;Δfj为干扰信号带宽。

在自卫干扰的条件下，Rj=R，G'r=Gr，σj=σ。

为了发现目标，要求Pr/Prj足够大，并达到检测所需要的信杂比(Pr/Prj)s，此时对应的作用距离为雷达的最大作用距离

从式(3)可以看出，雷达最大作用距离与最小可检测信杂比有关。因此，问题的关键在于如何确定最小可检测信杂比。

1.2 恒虚警雷达检测

通常，加到接收机中频滤波器上的噪声是宽带高斯噪声，其概率密度函数为

高斯噪声通过窄带中频滤波器后加到包络检波器，输出端概率密度函数为

其中r 为检波器输出端噪声包络的振幅值，其概率密度函数是瑞利分布的。

现代雷达系统的信号检测通常采用奈曼—皮尔逊准则:将虚警概率约束在一指定常数范围内的情况下，使检测概率达到最大［5］。

虚警概率为

其中UT为检测门限电平。

可进一步得到

可见，在噪声功率一定的情况下，检测门限由虚警概率唯一确定。

假设振幅为A 的正弦信号同高斯噪声一起输入到中频滤波器，包络检波器输出包络的概率密度函数为［6］

其中I0(z)是零阶修正贝赛尔函数

发现概率Pd为

从式(10)可以看出，雷达发现概率是虚警概率、信号功率、噪声功率、噪声样式的函数;结合雷达方程，信号功率与目标特性、雷达性能参数有关，而噪声功率与干扰机功率、目标距离有关。当雷达参数、干扰机参数确定以后，恒虚警条件下的雷达发现概率就是目标距离的函数。当发现概率Pd=0.1 时对应的距离，就是干扰吊舱的烧穿距离，也称作最小有效干扰距离或雷达的自卫距离，实际上都是一个概念。

2 对搜索雷达的噪声压制干扰效果评估

与噪声压制干扰效果评估有关的指标主要包括:

1)压制系数。搜索状态下雷达发现概率Pd下降到Pd=0.1 时，对应的干扰/信号功率比即为压制系数。压制系数可以用来比较各种干扰信号的优劣，压制系数越小，表明对雷达的有效干扰所需的干扰信号功率越小，说明干扰效果越好。由于压制系数仅考虑了干扰信号与目标回波信号之间的关系，因此用它来衡量干扰机的干扰性能不全面。

2)检测因子。检测因子是指满足所需检测性能(以检测概率Pd和恒虚警概率Pfa表征)时，检波器输入端单个脉冲需要达到的最小信号/干扰功率比。检测因子与所需要满足的检测性能、雷达脉冲积累方式有关，与具体信号无关，也无法用来对干扰机的干扰效果进行全面评估。

3)雷达最大作用距离。雷达最大作用距离是指雷达满足所需检测性能时，对应的作用距离。该指标一般用来描述雷达在考虑接收机热噪声的情况下，对目标的最大探测距离。

4)雷达发现概率。雷达发现概率是指在满足一定的恒虚警条件下，雷达的检测出目标信号的概率。雷达发现概率与干扰信号、目标回波信号、雷达信号处理方式有关，可以反映干扰机的干扰效果。但发现概率是随目标和干扰机距离变化，作为干扰效果评估指标描述起来不方便。

5)烧穿距离。雷达最小作用距离是指雷达检测概率下降到Pd=0.1 时，对应的作用距离，该距离是在压制干扰的情况下，雷达能够发现目标的最大作用距离，也称作最小有效干扰距离或雷达的自卫距离。

搜索雷达的主要功能是探测发现目标，其主要性能指标是雷达探测距离。通过以上分析可以看出，烧穿距离能比较全面地描述噪声压制干扰效果，在噪声压制干扰的条件下烧穿距离就是雷达的最大作用距离。因此，选取烧穿距离作为噪声压制干扰的评估指标，既符合功率准则，又能反映搜索雷达的主要功能。