论雷达对信号干扰的规避及利用

2015-03-22田雨佳朱媛哲

黑龙江气象 2015年4期

田雨佳，朱媛哲

(呼兰区气象局，黑龙江呼兰150500)

1 引言

在快速发展的经济和科技的推动下，社会生产力和人们生活水平都得到了大幅度的提升。为满足人们工作和生活中对信息传递快速性、准确性和稳定性的要求，雷达作为一种新型的通信装置开始逐渐被运用于人们的工作和生活当中。GFE（L）1型雷达是GFE（L）1型雷达二次测风雷达的简称，是高空大气综合性探测方面运用较为广泛的一种雷达。尽管GFE（L）1型雷达在探测方面有诸多优点，但由于不同通信系统在传递信息的过程中，当波频有交叉时，就容易受到干扰，因此，在利用GFE（L）1型雷达进行探测时需要对其进行有效的规避。

2 GFE（L）1 型雷达工作原理

GFE（L）1型雷达是目前在高空大气综合性探测方面应用最为广泛的雷达之一。它利用雷达天线将不同频率的电磁脉冲射向空间的某一方向，而电磁脉冲遇到目标物体时，会产生能量和频率的变化。变化后的电磁脉冲沿着预先设置反向反射到接收设备上。GFE（L）1型雷达系统通过对接收设备所采集到的电磁波进行数理分析，得出GFE（L）1型雷达与目标物体之间的距离、夹角等信息。在连续的一段时间内，通过对探测目标的实时空间坐标进行分析，推测出目标物体的移动速度、方向、加速度等参数的变化趋势。

3 GFE（L）1型雷达受到信号干扰时的现象分析

3.1 发射机故障

目前GFE（L）1型雷达发射分系统中所采用的发射机主要有大、小发射机两种。当出现开大发射机无电流指示、无主波，或者是有电流，但又马上回零的现象时，很可能是由于GFE（L）1型雷达受到了信号的干扰，使发射机内部电路电流出现紊乱现象，部分电容器或扼流圈由于负载过高而烧坏；当开发射机时出现有主波，但无回波的现象时，很可能是发射机所发射的电磁波在传播的过程中受到了外部信号的干扰，不能按预期的路线反射到接收设备上所引起的。

3.2 天控和测角故障

天控和测角在GFE（L）1型雷达系统中的主要作用是对GFE（L）1型雷达与目标物体之间的角度和方位进行测量，这两个系统倘若在运行的过程中受到过度的干扰，就难以确定目标物体的具体位置和运动趋势，也就难以对目标物体执行下一步的操作。因此，在设计这两个系统时，对于大部分检测元件都配置了相应的干扰警告装置。当天控的俯仰角、方位驱动告警时，如此时已经开发射机，该问题的出现就很可能是由于天控分系统受到了发射机信号对编码器的干扰所造成的；当天控受到外部中断源信号干扰时，系统不管是在手动还是在自动跟踪模式下，都会出现天线失控的现象，此时，天控跟踪时的四条亮线会上与下或左与右不齐。与天控受到干扰时的现象类似，当测角受到外部中断源信号干扰时，其表盘上所显示的方位和俯仰角数值会出现跳变的现象，此时摇动方位和俯仰角检测操纵杆，四条亮线均会跳动。

3.3 接收机故障

接受机在GFE（L）1型雷达系统中所扮演的角色，主要是接收目标物体反射回来的电磁波，通过系统的检波、滤波等方法，将接受到的电磁波中所包含的信息解析出来，然后转换成易于工作人员读取的数据和图表，以获取目标物体空间位置、结构形状等信息。当接收分系统受到信号干扰时，就会出现接收信号弱、乱码、频率指示异常、增益或频调电压不受控制等异常现象。同时，由于接收机受到干扰的缘故，与之相关的发射机在启动后，响应信号会相应减弱。尽管有时重启发射机会使发射机的信号恢复到原来的强度，但接收机仍旧不能接收到来自目标物体反射来的电磁波信号。

4 规避干扰信号的措施

4.1 调节GFE（L）1型雷达各系统的相对安装位置

GFE（L）1型雷达在工作的过程中，其所能受到的信号干扰不仅来自于其他利用电磁波工作的通信系统，还可能是周围环境的影响，如人为噪声、大气噪声等。因此，在布置安装GFE（L）1型雷达各个系统装置的过程中，应该在保障工作性能的条件下尽可能的避开这些不利因素，提升GFE（L）1型雷达工作的信号稳定性。

4.2 对GFE（L）1型雷达各系统进行定期的检测和维修

现代GFE（L）1型雷达所承担的任务已经不同寻常，在不断严峻的环境形势下，气象状况变化急剧，所需要采集、分析、处理的数据在种类和数量上也逐渐增多，GFE（L）1型雷达系统的结构因此也变得越来越复杂。在GFE（L）1型雷达系统运行的过程中，部分系统的电路会出现短路、断路的现象，同时，由于外界环境气候的变化，还将面临天线漏水、电路板烧蚀等问题。这些问题的出现，就会导致抗干扰装置难以正常运行，发挥其抗干扰能力，同时，还将使整个系统面临停转的危险。因此，在安装GFE（L）1型雷达时，应根据雷达在不同地区、不同时段的使用条件下的具体运行情况，定期对其进行检修。同时，还要对雷达各组件进行除灰，检查各电缆插头是否有松动的情况，排除防水、防腐蚀装置的故障，保障雷达抗干扰功能的正常发挥，以使雷达能够安全、稳定的工作。

4.3 利用软件消除法提高GFE（L）1型雷达抗干扰能力

目前运用最为广泛的软件消除法为延迟滤波比较法。在利用延迟滤波比较法消除信号干扰时，需按照干扰信号的类型建立比较反馈延迟电路，当干扰信号的频率超过了该电路的限值时，延迟电路会对该干扰信号进行延迟处理，改变其频率。同时，反馈电路还会对处理后的信号进行重新检测，当已经经延迟电路处理后的信号的频率仍旧高于限值时，系统会将此信号重新输入延迟电路进行演示处理。循环往复，直到输出信号的频率低于限值，真正实现干扰信号的消除。

5 GFE（L）1型雷达信号干扰的利用

5.1 有源干扰机

当利用GFE（L）1型雷达进行信息获取时，需要尽可能地规避干扰信号，减低干扰信号对GFE（L）1型雷达通信和检测工作的影响，提高GFE（L）1型雷达工作的效率和质量。当不希望其他GFE（L）1型雷达系统正常工作时，就需要通过一定的技术手段，产生能够干扰目标GFE（L）1型雷达系统正常工作的信号。由于不同的GFE（L）1型雷达系统的抗干扰能力不同，因此，在制造干扰信号时，需要针对干扰目标的抗干扰系统的弱点进行定向制造。目前，国际上比较先进的干扰信号发生装置为有源干扰机。由于该干扰机能够安装于军用装甲车，因此具备一定的隐蔽性，便于运行过程中对其进行保护。当有源干扰机工作时，其电子干扰分系统能够产生19种干扰噪声和欺骗目标用来干扰GFE（L）1型雷达抗干扰系统。同时，由于该系统所发出的干扰信号的频率范围较广，有效辐射的功率也比较大，因此系统所发出的干扰信号能够对多种GFE（L）1型雷达系统进行有效干扰。

5.2 反GFE（L）1型雷达干扰技术

由于GFE（L）1型雷达系统在运行的过程中，能够对远距离物体的空间位置、大小进行检测，在军事活动中，为了避免车辆被GFE（L）1型雷达检测到，科学家们利用GFE（L）1型雷达信号干扰的原理创造出了反 GFE（L）1型雷达干扰技术。反 GFE（L）1型雷达技术主要是利用各种反射器模拟固定或活动的车辆，干扰目标GFE（L）1型雷达对己方车辆的正常检测。另外，还有将具有减少GFE（L）1型雷达电磁波反射量的物质覆盖在车辆表面，使目标GFE（L）1型雷达不能检测到己方车辆。