多机协同干扰相控阵雷达时配置问题研究

龙世敏，彭世蕤，王振华，唐汇禹

(空军预警学院，武汉 430019)



多机协同干扰相控阵雷达时配置问题研究

龙世敏，彭世蕤，王振华，唐汇禹

(空军预警学院，武汉 430019)

摘要：相控阵雷达普遍采用低旁瓣、旁瓣对消及旁瓣匿隐等抗干扰技术，使得远距离支援干扰机无法从旁瓣对其实现有效压制，而单机形成的主瓣压制区又过窄。根据干扰方程对单机干扰压制区进行了仿真分析，并建立了多机协同干扰模型，对多机协同干扰相控阵雷达时的配置问题进行了仿真研究，仿真结果表明，利用多机协同干扰相控阵雷达可有效改善干扰效果，且存在干扰机最佳布置间隔使得合压制扇区最宽。

关键词：远距离支援干扰机;协同干扰;相控阵雷达;压制区

0引言

相控阵雷达旁瓣电平低，并且普遍采用旁瓣对消、旁瓣匿隐技术，使得远距离支援干扰机无法从旁瓣对其实施有效干扰，而单机形成的主瓣压制区又过窄[1-3]。欲实现对相控阵雷达的有效压制，掩护我航空兵突防，研究多机协同干扰相控阵雷达时的配置问题成为亟待解决的难题。

本文根据干扰距离方程，对单机干扰压制区进行了仿真分析，并建立了多机协同干扰模型，对多机协同干扰相控阵雷达时的配置问题进行了研究。

1单机干扰相控阵雷达时压制区分析

1.1单机干扰模型

远距离支援干扰机对敌方雷达实施干扰压制，掩护我航空兵突防时，其空间位置如图1所示。由文献[4]可知，实现有效压制需满足：

图1　远距离支援干扰空间态势图

(1)

式中：Pt，Gt为雷达发射功率以及天线主瓣增益；σ为目标的雷达横截面积(RCS)；Rt为目标与雷达之间的距离；PjGj为干扰机有效干扰功率；γj为干扰信号与雷达天线的极化失配损失系数(通常取γj=0.5)；Rj为干扰机与雷达之间的距离；Kj为压制系数；Gt(θ)为雷达在干扰方位上的增益，对于相控阵雷达，有[5-6]：

(2)

式中：θ0.5为雷达天线半功率波束宽度;θ为干扰机、目标与雷达形成的夹角;k为雷达天线旁瓣电平;式(2)中单位均是dB。

1.2单机干扰压制区仿真分析

基于建立的单机干扰模型，对远距离支援干扰机对某型相控阵雷达的干扰压制区进行仿真。其中，雷达、干扰机和目标的性能参数如表1所示。

表1　雷达、干扰机和目标性能参数表

仿真得到的干扰压制区如图2所示，其中，干扰机处于敌雷达15°方向。

图2　单机干扰相控阵雷达时压制区

相控阵雷达旁瓣电平低，并且普遍采用旁瓣对消、旁瓣匿隐技术，使得远距离支援干扰机无法从旁瓣对其实施有效压制，只能形成1.8°的主瓣压制区，如图2(b)所示。为有效掩护航空兵突防，需采用多机协同干扰相控阵雷达，合理布置干扰机间隔，尽可能增大压制扇区宽度。

2多机协同干扰模型

多架远距离支援干扰机同时干扰1部相控阵雷达，可根据干扰信号在雷达接收端进行功率叠加的原理进行建模研究。假设所有干扰机的等效干扰功率、相距敌方雷达的距离均相同，根据文献[7]可知，多架干扰飞机对敌方雷达实现有效干扰需满足：

(3)

式中：n为干扰机架数;Gt(θi)为雷达天线在第i架干扰机方向上的增益，对相控阵雷达,有[5-6]：

(4)

式中：θi为第i架干扰机、突防飞机与雷达形成的夹角。

3干扰机最佳布置间隔

为尽可能增大对相控阵雷达的压制扇区宽度，充分发挥干扰装备性能，干扰机的最佳布置间隔成为研究的关键。如图3所示，相控阵雷达位于O点，半功率波束宽度为θ0.5，2架干扰飞机处于敌防空范围之外，间隔R飞行，其中1号干扰飞机形成的干扰扇区为AOC，2号干扰飞机形成的干扰扇区为BOA。

图3　2架干扰机压制区示意图

当2架干扰机形成的干扰扇区刚好无重叠区域时，对相控阵雷达形成的合压制扇区宽度最宽，此时的干扰机间隔R则为多机协同干扰时的最佳布置间隔。

根据几何关系易得最佳布置间隔Rbest的表达式为：

(5)

式中：Rj为干扰机和雷达之间的距离;θ0.5为雷达半功率波束宽度，其单位为°。

4多机协同干扰仿真分析

在3架干扰飞机协同干扰的情况下，变化干扰机布置间隔R，对干扰压制扇区进行仿真分析。仿真参数选取与1.2节一致。仿真得出了典型的4幅干扰压制扇区图(图4)以及相应在距敌方雷达60 km处的干扰压制区域宽度(表2)。

图4　不同干扰机布置间隔的压制扇区

结合仿真结果，可得出如下结论：

(1) 将图4(a)与1.2节的图2(b)对比可知，当3架干扰机布置在同一方向(R=0km)时，其干扰扇区并没有有效展宽，与增大单架干扰机等效干扰功率的效果是等同的，而仅仅依靠提高单架干扰机干扰功率的方式并不能使得对相控阵雷达的干扰压制效果得到明显改善。

(2) 对比图4典型的4幅不同干扰机布置间隔的干扰压制扇区图，并结合表2中干扰压制区域宽度的变化可知，利用多机协同干扰时，合理布置干扰机间隔可以明显展宽对相控阵雷达的干扰压制扇

区，但是干扰机的布置间隔并不是越大越好，或者是越小越好。从仿真结果来看，布置间隔过小(如R=5km)时，各单机形成的压制区相互重叠，干扰扇区无法得到最有效展宽；布置间隔过大(如R=15km)时，各单机形成的压制区不连续，无法保证区域内时时都有一架干扰机对相控阵雷达主瓣实施干扰，掩护航空兵突防的连续性得不到保障。

(3) 通过对比图4及表2的仿真结果可知，当干扰机距离雷达Rj=350km，布置间隔R=10km时，各单机产生的干扰压制区既不重叠又连续，此时能形成最宽的合压制扇区，更好地掩护航空兵突防。同时，仿真得出的干扰机最佳布置间隔R=10km也验证了式(5)的正确性。

表2　不同干扰机布置间隔时距雷达60 km

5结束语

面对采用先进抗干扰技术的相控阵雷达，如何利用远距离支援干扰机对其实施有效压制、掩护航空兵突防成为亟需研究的课题。从本文的分析结果来看，利用多机协同干扰相控阵雷达可有效改善干扰效果，且存在干扰机最佳布置间隔使得合压制扇区最宽。

参考文献

[1]支熙，吴华，李彬.远距离支援干扰性能的分析与仿真[J].火力与指挥控制,2010,35(5):65-68.

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[3]沈阳，李修和，陈永光.一种新的压制性干扰技战术研究[J].电子与信息学报,2008,30(5):1068-1071.

[4]王敬强，骆鲁秦，刘洪彪，等.远距离支援干扰对雷达的压制效能分析[J].舰船电子对抗,2011,34(5):101-104.

[5]田秀丽，崔亦斌，王国平.电子干扰条件下地空导弹雷达干扰压制区计算方法[J].现代防御技术,2008,36(4):111-115.

[6]崔晓宝，张汉洋，王明志.基于干扰压制区远距离支援干扰作战效能评估模型研究[J].舰船电子对抗,2014,37(3):77-89.

[7]平殿发，张伟，张韫.远距离干扰模式下电子战飞机有效配置区域的确定[J].火力与指挥控制,2014,39(7):1256-1263.

Research into The Configuration of

Multi-jammer Cooperative Jamming to Phased Array Radar

LONG Shi-min，PENG Shi-rui，WANG Zhen-hua，TANG Hui-yu

(Air Force Early Warning Academy,Wuhan 430019,China)

Abstract:Anti-jamming technologies such as low sidelobe,sidelobe cancellation,sidelobe blanking,etc.are commonly used in phased array radar,which makes stand-off jammer(SOJ) can't realize effective suppression by the side lobe,and the main lobe suppression area generated by single jammer is very narrow.This paper performs simulative analysis to jamming suppression area of single jammer according to the interference equation,and sets up the model of multi-jammer cooperative jamming,performs simulation and study to the configuration of multi-jammer cooperative jamming to phased array radar.The simulation results indicate that multi-jammer cooperative jamming phased array radar can effectively improve the jamming effect,and the best arrangement interval between jammers makes the co-suppression sector the widest.

Key words:stand-off jammer;cooperative jamming;phased array radar;suppression area

收稿日期:2015-10-06

DOI:10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.06.001

中图分类号：TN972

文献标识码：A

文章编号：CN32-1413(2015)06-0001-03