外场测试中反射信号对舰载雷达侦察装备测向精度的影响

张兴华

(解放军91404部队，秦皇岛 066001)



外场测试中反射信号对舰载雷达侦察装备测向精度的影响

张兴华

(解放军91404部队，秦皇岛 066001)

测向精度是舰载雷达侦察装备的重要技术指标，影响测向精度的因素很多，尤其是外界反射信号的影响，导致内外场测试结果差异很大。利用内外场测试数据对外界反射信号，尤其是本舰反射信号对测向精度造成的影响进行了分析，并进行了内场仿真验证。

外场；反射信号；雷达侦察；测向精度

0 引 言

外界环境的影响尤其是本舰反射和外界反射的干扰是影响舰载雷达侦察装备测向精度的重要因素，经常会导致舰载雷达侦察装备在内外场测试的结果相差较大。目前的内场试验条件，并没有将影响较大的外界环境因素考虑在内，都是在较理想的环境下进行试验，因此内外场测向精度结果差别较大。

内场仿真数据更能精确地体现出雷达侦察装备自身的技术指标和性能，而外场试验数据则能真实地反映雷达侦察装备实际环境适应性。分析外界环境对雷达侦察装备的影响需要以内场仿真数据为基础，综合分析内外场试验数据，确定装备安装条件和外界环境对测向精度造成的影响[1]。

1 确认装备状态

确定外界反射信号是否对装备造成影响，首先应确认装备状态。对设备的状态进行检查确认，通过通道自检的方式可以检查到除了接收天线以外的整个测向接收通道，对各个测向通道的脉幅值和测向视频幅度(对应测向通道视频信号的模数转换量化编码计算所得)进行检查，确认设备各测向通道正常。

2 影响测向误差的因素

在确认装备状态后，应对外界环境及安装环境进行分析。在测试海域，不可避免或多或少地有其它舰船(如商船、货轮、渔船等)航行，还可能有其它舰船锚泊。以扫描信号为例，在扫描过程中，波束扫射到测试海域的其它舰船(如商船、货轮、渔船等)时，将产生反射。

对侦察天线有较大影响作用的反射物主要是指桅杆、烟囱和天线等高大物体，尤其是在反射物、侦察天线和敌方雷达处于一条直线上时影响尤其大。当反射物处于侦察天线和辐射源之间，反射物将会遮挡大部分的信号，使侦察天线无法接收到信号。当侦察天线处于反射物和辐射源之间时，反射物将会反射辐射源入射波至侦察天线，造成多径干扰，其效果图如图1所示[2]。

图1 本舰反射物反射

由于雷达到天线所在平台的距离远大于反射物和天线之间的距离，所以将入射波等效为平行波，反射波相对于直射波的时间延迟可忽略不计。

图2显示了遮挡反射的剖面图，其中RA、RE分别是天线半径和反射物半径，lAE是天线与反射物之间的距离，θE是反射物反射波最大入射角，则有：

(1)

如信号产生反射，反射信号可能会照射到本舰。若反射信号入射角度与真实信号入射角度相差小于方位归并容差，将影响目标的方位更新；若反射信号入射角度与真实信号入射角度相差大于方位归并容差，将直接造成设备侦收显示的雷达信号因为方位不同而增批，直接表现为测向误差跳动范围较大。

图2 反射剖面图

3 影响因素的验证

如果经现场对装备自身状态检查确认测向通道工作状态正常，而测试所用多个辐射源在不同距离上的测试结果均表现出误差趋势一致的现象，可以初步判断测向误差增大是由于本舰的反射导致测向通道接收的能量关系发生改变所致。根据装备的实际架设位置，周围的船甲板、通讯天线，烟囱、救生船等都是反射体，当雷达信号照射到上面时，将会产生反射，反射信号从不同角度入射到测向接收天线口面，信号能量可能产生叠加或抵消，等效于改变了接收天线的方向图，从而引起较大的测向误差。此推论可以在微波暗室进一步加以验证[3]。

为验证反射对测向的影响，在微波暗室进行了人为模拟设置反射体对测向精度的影响试验。在测向天线的首尾方向各架设一块金属反射体，并且与转台的相对位置固定，以模拟本舰反射物对设备测向的影响。在其它测试环境一致的条件下，分别对无反射和有反射进行了测向误差测试对比，测试误差曲线分别见图3和图4[4]。

图3 无反射条件下测向误差曲线

图4 有反射条件下测向误差曲线

根据测试误差曲线对比明显可以看出，由于反射导致在某些方位上的测向误差明显增大。根据2种条件下的方向图可以看出，反射既可能产生能量叠加，也可能产生能量抵消。由于条件所限，无法模拟本舰反射的真实情况，也无法模拟出本舰以外的反射对测向的影响。根据模拟本舰反射对测向的影响测试结果表明：本舰的反射将会改变各测向接收天线的能量关系，等效于改变了测向接收天线的方向图，从而引起较大的测向误差。

在微波暗室中也可以验证本舰反射的稳定性。在微波暗室架设反射体模拟本舰反射的情况下，测试条件和测试环境不做任何变化，连续测试多次，将多次的测试误差曲线和方向图进行对比，可得出本舰的反射基本是稳定的、一致的。

通过对采集的原始脉冲描述字(PDW)数据进行分析，对于某部辐射源，在一个扫描周期内，会多次采样(时间间隔不定)到该雷达的PDW数据，脉冲三参数(载频、脉宽、重频)一致，仅方位与真实入射角度相差较多，并且脉冲包络特点明显规整，这正是外界反射信号的特点。同样可以通过此种方式确定外界反射信号的存在，并分析对雷达侦察装备造成的影响。

以典型的雷达侦察装备为例，采用比幅测向系统，8比幅测向体制，左、右舷各4个接收天线等间隔均匀布置成圆形天线阵。

全方位比幅测向的原理公式如下：

θ=arctan(-∑Aisinφi/∑Aicosφi)

(2)

式中：θ为入射角；i为接收天线号，i=1、2、3、4、5、6、7、8；Ai为第i个接收天线的信号幅度；φi为第i个接收天线的指向角。

图5 测向接收天线方向图

据以上公式和图5可以看出：假设由于反射信号部分抵消了天线1接收的信号能量，使得天线1接收的信号比正常信号偏小，此时，测量计算出来的角度将比正常测量计算出来的角度偏小。同样，假设反射信号能量使得天线1接收的信号能量产生叠加，使得天线1接收的信号比正常信号偏大，此时，测量计算出来的角度将比正常测量计算的角度偏大，从而引起较大的测向误差，直接影响测向精度。同理，假设由于反射信号部分叠加或抵消某个接收天线接收的信号能量，将等效于改变了该接收天线的方向图。本舰反射信号从非真实的信号入射方向进入接收天线的几率较大，改变相应接收天线的理论能量关系，从而引入了较大的测向误差。

减少外场反射信号对测试造影响的方法很多，可以在测向天线附近遮挡物上覆盖吸波材料，通过采取该措施减弱或减少来自船体上层建筑物的反射。同样，可以对测向编码算法进行调整，减少参与比幅测向的通道数量，减小反射信号的入射角度范围，在某种程度上抑制了反射信号对测向精度的影响，从而提高了测向精度。

[1] 丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.

[2] 王继光,赵中军,王玉国,等.海上靶场试验水文气象保障[M].北京:国防工业出版社,2007.

[3] 董晓博,陆静,张伟,等.雷达对抗装备试验[M].北京:国防工业出版社,2005.

[4] 安树林,董印权,张鸿喜,等.海军武器装备试验仿真技术[M].北京:国防工业出版社,2006.

Influence of Reflected Signal on Direction-finding Accuracy of Shipboard Radar Reconnaissance Equipments in Outfield Test

ZHANG Xing-hua

(Unit 91404 of PLA,Qinhuangdao 066001,China)

Direction-finding accuracy is the important technical index of shipboard radar reconnaissance equipments.The factors to influence direction-finding accuracy are very more,especially the influence of outside-reflected signals,which may result in the difference of test results between internal field and outfield is very large.This paper analyzes the influence of internal field and outfield test data on outside-reflected signals,especially the influnence of reflected signal of this ship on direction-finding accuracy,and performs the simulative validation of internal field.

outfield;reflected signal;radar reconnaissance;direction-finding accuracy

2015-02-09

TN971.1

A

CN32-1413(2015)02-0019-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.02.006