舰载毫米波有源干扰发射体制选择及工作方式

2014-10-13夏军成

舰船电子对抗 2014年3期

夏军成

（船舶重工集团公司723所，扬州225001）

0 引言

毫米波波长介于微波与红外之间，毫米波设备同微波设备相比，具有频带宽、天线旁瓣低、波束窄、抗干扰能力强、体积小、分辨力高、可进行目标识别与成像等优点。同激光与红外设备相比，毫米波设备具有以下优点：在其传输窗口频率范围内的大气衰减较低，穿透云层、雾、尘埃和战场烟雾能力较强，能在恶劣的气象和战场环境中工作等［1］。

近年来，毫米波制导技术越来越广泛地应用于各种军事领域，毫米波制导系统已成为精确制导的主要发展方向之一，特别是寻的制导系统。国外许多导弹的末制导采用了毫米波制导系统。例如，休斯公司研制的“黄蜂”反坦克导弹工作在94GHz，“幼畜”和海法尔以及“SADARM”等导弹和火箭弹上都使用35GHz的导引头［2］。目前正在发展的毫米波成像技术及毫米波脉冲多普勒导引头和红外焦平面探测器合成的双模导引头，使导引头具有真正全天候条件下“打了不用管”的功能。用于21世纪的超音速巡航导弹（ATACCM）、超音速反舰导弹（ANS）、先进反辐射导弹（ARRM）、先进反舰导弹（AASM）等都采用了毫米波技术在内的复合制导。国内的反舰导弹也装备了8mm（35GHz）末制导头。

资料显示，台湾的雄风3型反舰导弹采用了毫米波复合制导。装备II代毫米波导引头的AGM－114M“地狱火”II可以遂行反舰任务。

有报道的部分国外可装载毫米波导引头反舰导弹的主要情况见表1［3－4］。

第4代反舰导弹在几次局部战争中显示了巨大的作用，目前国外正依据新的作战需求，利用高新技术研制用途更加广泛的新型舰载导弹或改进现役导弹的性能，以适应高技术局部战争的需要。

表1 部分国外可能装载毫米波导引头的反舰导弹列表

导弹采用模块式设计，可根据战术需要和气象条件选用不同制导方式，配备不同导引头有选择地与各种目标交战，采用多模制导的反舰导弹正逐渐成为研究的主流。

从海军历年的演习看，采用单一手段的电子对抗效果并不理想。在毫米波无源对抗手段的基础上增加毫米波有源对抗手段，可对毫米波频段末端防御的电子对抗手段进行补充、完善、丰富，进一步提高我舰艇对毫米波制导反舰弹的末端对抗能力。

1 干扰发射体制选择

从国内外类似装备情况来看，目前毫米波干扰发射常用的体制有：单波束旋转体制、透镜多波束体制、相控阵体制等［5］。

1.1 单波束旋转体制

单波束旋转体制是指天线形成一固定指向的窄波束，波束的指向变化是通过改变天线的物理指向来实现的。舰载条件下通常采用单个天线在180°范围内由伺服机械机构带动进行旋转，从而对准目标进行干扰信号辐射。

特点：结构简单，技术难度较小，成本低；干扰有效辐射功率低，不具有未来所需的多目标同时干扰的扩展能力；任务可靠性低，任一故障会导致不能干扰发射。

1.2 透镜多波束体制

采用一维线性天线阵形式，在90°范围内通过透镜进行波束快速切换，采用4个90°一维多波束阵面瞬时覆盖360°方位，每个90°阵面采用多阵元输出、空间功率合成的方式，可以获得较高的干扰功率。

特点：天线阵列尺寸小，瞬时覆盖空域宽，波束切换速度快，可获得较高的有效辐射功率；干扰俯仰覆盖范围窄，尤其是较高仰角目标的雷达目标无法干扰；有效辐射功率无法掩护大中型水面舰艇，任务可靠性一般［5］。

1.3 相控阵体制

采用宽带毫米波相控阵，在90°范围内通过相控阵进行波束快速切换，采用4个90°阵面瞬时覆盖360°方位，每个90°阵面采用多阵元输出、空间功率合成的方式，可以获得较高的干扰功率。

特点：具有多波束透镜的特点，通道增益波动小，波束控制灵活，任务可靠性高；但其成本高，技术实现难度最大。

以上3种干扰体制的对比情况汇总见表2。

毫米波有源干扰可综合考虑研制成本、技术成熟度、研制进度等多方面的因素进行干扰体制的选择。

2 毫米波有源干扰工作方式分析

毫米波有源干扰具有多种工作方式：引导工作方式、自主搜索引导工作方式、自检工作方式和模拟训练工作方式。其中引导工作模式又分为部分引导工作方式和完全引导工作方式。以相控阵体制有源干扰设备为例重点阐述部分引导工作方式、完全引导工作方式以及自主搜索引导工作方式。

2.1 部分引导工作方式

部分引导工作方式，是毫米波有源干扰最常用的一种工作方式。同时也是适应当前水面舰艇一般毫米波侦察设备只有方位测向现状的一种工作方式。

在部分引导工作方式下，毫米波有源干扰接收显控设备引导的目标信息，一般包括目标的方位、频率（中心频率）和干扰样式等信息，同时接收毫米波侦察设备引导的脉冲描述字（PDW）码，主要包括频率码、方位码和脉宽码等。毫米波有源干扰首先对目标进行方位和频率跟踪，产生跟踪波门。

跟踪成功后，在跟踪波门内，波束控制模块控制阵面分为3个子阵，在俯仰方向形成3个子阵，在方位向根据引导的目标方位形成指向目标方位的波束，同时对3个子阵接收的射频信号进行开关滤波器组滤波；滤波后的射频信号分为2路，一路送大动态检波对数视频放大器（DLVA）组件变为视频后，送方向解算电路；另一路送功率合成网络合为一路经过一级下变频到8～16GHz后再功分为2路。一路进行二次下变频，变频数字储频使用；另一路送瞬时测频，以便进行毫米波有源干扰设备频率码的精确快速引导。

毫米波有源干扰测量出目标的俯仰码后，对目标进行频率、方位和俯仰的精跟踪，并输出干扰波门。数字化干扰源在干扰波门内产生中频激励，经过2次上变频后，变为所需的干扰激励信号。干扰激励信号经过功率分配网络后，馈送到每个T／R组件中，再通过天线阵将功率辐射出去并在空间进行合成。此工作方式的执行流程如图1所示。

图1 毫米波有源干扰部分引导工作流程图

2.2 完全引导工作方式

当舰上显控设备综合舰上其他传感器的信息，能够获得目标的方位和俯仰信息时，毫米波有源干扰可工作于完全引导工作方式。

在完全引导工作方式下，毫米波有源干扰接收显控设备引导的目标信息一般包括目标的方位、俯仰、频率（中心频率）和干扰样式等，同时接收毫米波侦察设备引导的PDW码（主要包括频率码、方位码、俯仰码和脉宽码等）。毫米波有源干扰对目标进行方位、俯仰和频率的精确跟踪，产生跟踪波门。

跟踪成功后，在跟踪波门内，功率合成网络合为1路，经过一级下变频再功分为2路：一路进行二次下变频，变频数字储频使用；另一路送瞬时测频，以便进行毫米波有源干扰频率码的精确快速引导。毫米波有源干扰精确跟踪成功后，输出干扰波门。数字化干扰源在干扰波门内产生中频激励，经过二次上变频后，变为所需的干扰激励信号。

干扰激励信号经过功率分配网络后，馈送到每个T／R组件中，再通过天线阵将功率辐射出去，并在空间进行合成。此工作方式的执行流程如图2所示。

图2 毫米波有源干扰完全引导工作流程图

2.3 自主搜索引导工作方式

自主搜索引导工作方式是一种完全自主的工作方式。毫米波有源干扰只需要显控设备提供大致空域的干扰告警装订信息，就可以实现自主搜索引导工作方式。

自主搜索引导工作方式工作时，毫米波有源干扰接收显控引导的威胁装订信息（比如空域范围等），就开始进行特定空域内的目标搜索。由于毫米波有源干扰分阵后，俯仰方向和频率范围是瞬时覆盖的，因此只需要在方位向进行搜索。方位搜索时采用顺序波束法进行测向，方位波束进行3dB交叠移动，在移动中通过波束赋形保持波束的方位宽度和俯仰宽度保持一致，如图3所示。

图3 自主搜索引导时波束排布图

毫米波有源干扰在指定空域搜索到目标后，立即将目标信息上报给显控设备，并立即转入跟踪状态。跟踪状态中，根据不同的干扰样式决定是否预留大时间观察窗口和小时间观察窗口对目标进行持续跟踪和跟踪信息更新。

跟踪成功后，在跟踪波门内，功率合成网络合为1路，经过一级下变频后再功分为2路：一路进行二次下变频，变频数字储频使用；另一路送瞬时测频，以便进行毫米波有源干扰频率码的精确快速引导。毫米波有源干扰精确跟踪成功后，输出干扰波门，数字化干扰源在干扰波门内产生中频激励，经过二次上变频后，变为所需的干扰激励信号。

干扰激励信号经过功率分配网络后，馈送到每个T／R组件中，再通过天线阵将功率辐射出去并在空间进行合成。此工作方式的执行流程如图4所示。

3 结束语

舰载毫米波有源干扰作为舰船综合电子对抗系统的一个重要组成部分，是对毫米波末制导雷达反舰导弹的有效对抗手段，可对装载毫米波导引头的反舰导弹实施有源压制干扰、欺骗干扰和组合干扰，破坏其对我方舰艇的搜索、跟踪。目前英、美等国已经开始研制和装备舰载毫米波有源干扰装备。为提高我海军舰船的自卫能力，需要重点发展该类装备。