雷达有源诱饵设计考虑因素*

杨　超　蒋卫锋

(海装驻重庆地区军事代表局　重庆　400042)



雷达有源诱饵设计考虑因素*

杨超蒋卫锋

(海装驻重庆地区军事代表局重庆400042)

摘要介绍了雷达有源诱饵的主要任务，并基于雷达技术的发展，给出了雷达有源诱饵在设计雷达截面积和辐射信号方面应考虑的因素和设计建议。

关键词雷达有源诱饵; 雷达界面; 辐射信号; 设计

Class NumberTN95

1引言

雷达有源诱饵是一种使敌方雷达将其误认为真实目标的装置[1～2]，它需要辐射使雷达判定为真实目标的假回波，并且必须与被保护平台分离，以防平台被雷达跟踪和雷达制导武器击中。这种物理上的分离通过从平台上投掷诱饵、在平台后拖曳诱饵和诱饵自主机动来实现。雷达有源诱饵的主要任务是饱和、诱骗和刺探敌方雷达。

饱和诱饵生成很多非常类似于真实平台反射的假目标信号，从而迫使雷达耗费大量时间和处理资源从假目标中分辨出真目标，即饱和敌方雷达的信息吞吐量，即使诱饵无法完全欺骗雷达，也使其在交战期间没有足够的时间分辨目标。

诱骗诱饵需要连同要保护的真实平台一起被放置在雷达的分辨单元内，使雷达无法确定是单目标还是多目标，并辐射能“吸引”雷达跟踪的信号。随着诱饵远离被保护平台，雷达分辨单元将追随诱饵。当分辨单元不再包含真实目标时，雷达制导武器将被引导到诱饵。

刺探诱饵发射非常接近实际平台回波的信号，以便使雷达将其当作真实的高优先级目标信号而接收。刺探诱饵大多能自主机动，以准确模仿平台移动路径，迫使敌方雷达开机，雷达制导导弹或反辐射导弹即可将其定位或打击。

无论何种雷达有源诱饵，必须能辐射非常接近实际平台的回波信号和产生适当大小的雷达截面，同时采用合理的布设战术和平台的正确机动[3]，才能发挥其作战效能，完成作战任务。

2设计考虑因素

现代雷达已非常先进，并且其先进程度在可以遇见的未来还将持续增加，即使某些手段尚未开发，但也会很快开发，因此，在雷达有源诱饵的设计中应考虑雷达在预计技术发展水平上所有对抗有源诱饵可行的手段。有源诱饵辐射非常接近实际平台的雷达回波的信号，是为了使敌方雷达探测到诱饵本身产生的雷达截面非常接近实际平台的雷达截面，并且使雷达接收到的信号在时域与频域上非常接近实际平台反射的雷达信号。

2.1诱饵雷达截面设计考虑

雷达有源诱饵的形状和材料与被保护平台不同，尺寸也比其小的多，因此必须增大其雷达截面。对有源诱饵来说，可用电子方式生成与雷达信号频率和调制相同的强回波来实现。通常最可行的方法是通过提供增益以增强传回到照射雷达的信号来等效增大雷达截面积。雷达有源诱饵产生的等效雷达截面积可用下式表示[4]:

(1)

以dB形式表达为

σ=38.6-20lgf+G

(2)

式中σ为雷达截面积(dBsm)，f为雷达频率(MHz)。

对于采用转发技术体制的诱饵，G为诱饵的接收天线与发射天线及其内部通道增益和(dB)；对于采用振荡技术体制的诱饵，G等于诱饵发射天线的有效辐射功率减去到达诱饵接收天线的雷达信号强度。到达诱饵接收天线的雷达信号强度PA(dBm)由下式确定:

PA=ERPR-LP

(3)

式中，ERPR为雷达在诱饵方向上的有效辐射功率(dBm)，LP为从雷达到诱饵的传播损耗(dB)。

转发体制诱饵能够诱骗多部雷达，并对每部雷达产生同样的雷达截面；振荡体制诱饵的有效辐射功率恒定，所以微弱的接收信号有更大的增益，因而能获得更大的等效雷达截面积。

在考虑了极化失配和通道传输损耗、天线口径效率等基础上，饱和诱饵产生的雷达截面至少与被保护平台的大致相当，诱骗诱饵产生的雷达截面至少应为被保护平台的两倍[5]。诱骗诱饵必须位于雷达分辨单元内，雷达开始跟踪目标时，首先探测到目标，当诱饵开启时，雷达将探测到诱饵与目标合成的较大的雷达截面，随着诱饵移离目标，雷达会按照诱饵与目标雷达截面比值对准靠近诱饵的位置，最后探测到诱饵的大于目标小于合成目标的雷达截面(如图1所示)。令人担心的是，随着雷达信号处理技术的进步，未来的先进雷达很可能会探测到雷达截面这些变化而剔除诱饵。

2.2诱饵辐射信号设计考虑

机载脉冲多普勒雷达中的滤波器组可以分析接收信号的频谱[6]。由于飞机速度很快，所以其多普勒频移较大。诱饵从飞机上投放后，其飞行速度会因大气阻力而迅速降低，这将使多普勒频移发生大幅变化，因此诱饵在转发雷达信号时必须对该频移进行补偿，以准确模拟飞机的多普勒频移。

图1　诱饵工作时雷达观测到的RCS变化示意图

机载目标上移动或旋转的表面会导致与目标相同的多普勒频移，但是会对多普勒频移的回波进行调幅[7]。喷气压缩机桨叶、螺旋桨、吊舱冲压空气涡扇都会产生撞击信号的零星反射，产生正负多普勒边带特征。这种发动机调制对正向来波的多普勒频率调制不随雷达载频而变化，但包含在边带里的谐波是叶片斩波脉冲重复频率的函数，其幅度与目标有关(如图2所示)。对于完全暴露的旋转叶片，发动机调制随方位角而变化，并且可在偏离飞机60°的雷达回波中探测到。如果雷达能探测到发动机调制，就会发现无发动机的诱饵没有该调制特征，而剔除诱饵回波。因此，诱饵辐射的信号应包含发动机的调制特征。

图2　工作频率为10GHz的固定雷达从740km/h逼近的喷气式飞机收到的回波的频谱与发动机调制示意图

雷达脉冲信号宽度较窄时，目标上每个信号反射部位可以看作是相互独立地对回波做出贡献[8]。就信号时域特征来看，雷达接收的信号是由目标不同部位的多个回波组成，每个回波都有不同的幅度且被延迟了一个往返路径长度，形成了复合回波(如图3所示)。

图3　雷达接收来自平面结构目标和复杂结构目标回波示意图

因此，若诱饵仅仅转发雷达发射的“理想波形”信号，就很可能被先进雷达剔除，同时雷达接收更为复杂的真实目标回波，难以实现诱骗的目的。

3结语

先进雷达可获得的目标距离像特征、回波强度分布特征、速度谱特征和运动特征[9～10]，随着技术的不断进步，提取这些特征的精度会越来越高。因此，雷达有源诱饵应针对目前先进雷达的性能及发展趋势展开设计，不但要考虑雷达截面因素，还应考虑计入目标物理和运动特征，对接收到的雷达信号进行频率、幅度和相位调制，以形成接近真实目标的较为复杂的雷达截面和反射信号。为了实现这个目的，设计产生合理大小的雷达截面积的辐射功率和采用多个数字储频单元来生成被雷达认为是有效回波的复杂信号也许是一个较为有效的手段。

参 考 文 献

[1] 林象平.雷达对抗原理[M].西安:西北电讯工程学院出版社,1985:449-454.

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[3] 杨超.箔条特性对投放战术的影响[J].光电技术应用,2013(2):80-82.

[4] 谢处方，邱文杰.天线原理与设计[M].西安:西北电讯工程学院，1985:195-196.

[5] Leray B. Vanbrunt. Applied ECM[M]. New York: EW Engineering, Inc,1978:323-331.

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[7] 杨超.雷达对抗工程基础[M].成都:电子科技大学出版社,2006:24-25.

[8] E.F.克拉特等著.雷达截面散射[M].阮颍铮等译.北京:电子工业出版社,1987:48-49.

[9] 张学友,汪学刚.雷达系统[M].北京:电子工业出版社,2006:105-108.

[10] 杨超.雷达对抗基础[M].成都:电子科技大学出版社,2012:88-91.

Considerations for Radar Active Decoy Design

YANG ChaoJIANG Weifeng

(Military Representative Bureau of Naval Equipment Department in Chongqing Region, Chongqing400042)

AbstractThe main missions of radar active decoy are introduced. Based on the radar technology development, the important considerations for radar cross section and radiation signals in radar active decoy design are discussed. Finaly, the design suggestions for radar active decoy are made.

Key Wordsradar active decoy, radar cross section, radiation signals, design

* 收稿日期：2015年11月10日,修回日期：2015年12月25日

作者简介：杨超，男，博士，高级工程师，研究方向：电子对抗。蒋卫锋，男，硕士，工程师，研究方向：电子对抗。

中图分类号TN95

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.021