反导雷达新进展及有源干扰技术需求分析

徐　沙,黄和国,张夫龙

(1.中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089； 2中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)



·情报分析·

反导雷达新进展及有源干扰技术需求分析

徐沙1,黄和国2,张夫龙2

(1.中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089； 2中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

近两年，以“爱国者”、“宙斯盾”、“萨德”等为代表的典型导弹防御系统悄然取得新进展，基于机载、弹载等平台的有源干扰将面临新的技术挑战。在总结典型反导雷达系统变化的基础上，分析应对变化的有源干扰技术需求。

反导雷达；有源干扰；认知干扰

0　引言

2016年2月7日，在朝鲜利用弹道导弹技术实现卫星发射后，韩美双方决定从韩美同盟层面就“萨德”(THAAD)系统部署韩国开始协商。毋庸置疑，“萨德”系统若进驻韩国，美国在东北亚地区将拥有完整的导弹防御体系。近两年，以 “爱国者”、“宙斯盾”、“萨德”等为代表的典型导弹防御系统悄然取得新进展。其中AN/MPQ-65、AN/SPY-1D(V)、AN/TPY-2等反导雷达以及新型的反导防空雷达(AMDR)是典型导弹防御系统的核心，相应地在技术上进行改进、升级，在战略上进行新部署，在进展上迈开新步伐，也使得雷达干扰技术面临新的课题。本文在分析反导雷达系统新进展的基础上，分析应对反导雷达系统变化的有源干扰技术发展需求。

1　反导雷达新进展

1.1“爱国者”雷达系统升级

2015年2月中旬，雷声公司宣布已获得美国政府批准，可以向“爱国者”防空与导弹防御系统合作国出口其新型雷达系统所采用的基于氮化镓(GaN)的有源电扫阵列(AESA)技术。

雷声公司制造的基于GaN和AESA雷达采用了3个雷达阵列，提供全方位360°探测能力。基于GaN的AESA阵列朝向主要威胁方向，后面板阵列是主阵面大小的1/4，使系统具备后视和主阵面侧视能力，应对来自各方位的威胁。

“爱国者”新旧雷达对比如图1所示。改进后的雷达外观上变化不大，不过由于采用了GaN新技术，极大地提高了可靠性、探测距离和覆盖范围。GaN的主要优势是具备更高的功率容量和更高的功率密度，相比上一代的砷化镓设备，雷达在保持较小尺寸的同时具有更宽的工作频带、更大的输出功率、更高的信噪比以及更好的导热性和导电性。这些设备在较高的工作温度下仍能保证较好的技术指标，其平均故障间隔时间提高了1个数量级，其他性能指标也有较大程度的提高。这种新型技术将为用户带来360°覆盖，提高雷达可靠性和性能，降低雷达操作与维护成本，并利于未来的能力升级。

基于GaN的AESA技术已经在美国海军的新型空中与导弹防御系统和大量美国空军系统中得以应用。2014年2月，雷声公司成功演示了升级型“爱国者”雷达的原型。

图1　“爱国者”新旧雷达对比(左下为新雷达，右上为旧雷达)

1.2“宙斯盾”系统上岸

简单地说，陆基“宙斯盾”系统就是在舰载“宙斯盾”系统的基础上按照陆基部署的要求进行相应改进、衍生而来的一种导弹防御系统。奥巴马对欧洲导弹防御计划的调整则使一直“待在水上的‘宙斯盾’系统”开始登陆上岸。

在罗马尼亚和波兰部署陆基“宙斯盾”导弹防御系统是欧洲推进“分阶段适应方案”(PPA)导弹防御计划的重要内容。根据计划其第二阶段在罗马尼亚部署陆基“宙斯盾”导弹防御系统，导弹为“标准”-3BlockIB型；2018年之前将在波兰部署另外一套陆基“宙斯盾”系统，导弹为“标准”-3BlockIIA型，第四阶段采用具备洲际导弹拦截能力的“标准”-3BlockIIB型导弹取代上述两型“标准”-3型系列导弹。

据悉，陆基“宙斯盾”系统为基线9版本的“宙斯盾”系统的陆基部署型号，即基线9E版本，反导软件则采用5.0版，第二阶段将采用5.1版本软件。陆基“宙斯盾”系统使用的雷达是SPY-1D(V)(如图2所示)，根据相关资料，该雷达对0.48m2的目标(典型二级液体火箭)的最大作用距离为508km，利用其他信息平台可增程至600～700km，改进后的雷达最大作用距离甚至达到近1000km。

图2　陆基“宙斯盾”使用的SPY-1D(V)雷达

2015年12月18日，美国导弹防御局在罗马尼亚宣布，美国完成了在罗马尼亚的陆基“宙斯盾”反导系统部署，该系统将于2016年正式投入使用。

另据2015年6月美相关杂志报道，美国国务院批准向韩国销售“宙斯盾”作战系统及其相关设备、配件与保障服务，根据协议，韩国将获得3套“宙斯盾”作战系统、3套MK-41垂直发射系统、3套通用数据链管理系统以及3套AN/UPX-29(V)敌我识别应答器。

日本也有意采购洛·马公司的陆基“宙斯盾”弹道导弹防御(BMD)单元，包括洛·马公司的SPY-1D雷达和雷声公司的“标准”-3导弹。

1.3TPY-2雷达改进及新部署

AN/TPY-2是目前世界上最先进的陆基移动X波段雷达，探测距离达1200km以上，具备搜索、捕获、探测、跟踪目标，识别假目标，为拦截弹提供目标实时引导，以及拦截后的毁伤效果评估等功能，具有可移动部署、生存能力强的优势，且数据兼容性强。

AN/TPY-2雷达具备末段部署和前沿部署两种模式。作为前沿部署设备，它本身是导弹防御网的一部分，因其尖端的X波段技术而大大提升保护水平，能够探测和跟踪处于上升段的弹道导弹，从而增强早期发射的预警能力。当作为末段使用时，AN/TPY-2雷达是整个末段高空防御系统的一部分，可以作为THAAD本身的火力控制系统和拦截飞行器，提供高质量的射击解决方案。

作为弹道导弹防御系统的一个有机组成部分，AN/TPY-2雷达能够接收来自“宙斯盾”系统或早期预警卫星的提示信息，自身也能够搜寻信息。它能够为“宙斯盾”系统和地基拦截弹以及底层系统(如“爱国者”)提供目标跟踪指引。

目前该雷达在亚洲主要是部署在日本，2006年，美国在日本北部青森县部署其首部AN/TPY-2雷达。2014年12月29日，美国国防部宣布已在日本的经岬分屯基地部署了第二部AN/TPY-2导弹防御雷达，旨在为日本和美国的弹道导弹防御“提升传感器覆盖”，并协助日本北部青森县的现有雷达。

1.4AMDR雷达取得进展

作为美国海军新型空中与导弹防御系统(AMDR)可以有效地对抗各类现役及未来的战机、弹道导弹及超声速反舰导弹。AMDR雷达采用先进的双波段模式，其作战示意图如图3所示，其安装布置示意图如图4所示。完整的AMDR雷达套装包括1部四面S波段雷达(AMDR-S)、1部三面X波段雷达(AMDR-X)以及1台雷达控制器(RSC)。S波段雷达用于远程、高分辨率探测并跟踪空中和导弹威胁，X波段雷达用于地平线搜索，负责目标的精确跟踪、与导弹通信以及目标末端照射，雷达控制器为S波段和X波段雷达提供资源管理，协调与“宙斯盾”作战系统的交互关系。

AMDR于2014年7月完成初步设计评审，2015年4月通过关键设计评审，确认了系统软硬件的有效性。据称，改进后的“标准”导弹和新型雷达系统取得重大进展，将进一步提高海军海基和岸基的防空反导能力。美国已确定AMDR装备编号为SPY-6，预计2018年完成首次部署。

SPY-6雷达系统首次使海军具备了综合防空反导能力，应用基于GaN技术的有源电扫阵列，可以实现数字波束形成与更高精度的跟踪；采用全模块化可缩放设计，用户可通过调整模块数量改变阵列尺寸，以适应不同的电力和冷却需求。此外，系统具备执行电子攻击任务的潜能。而系统的软件则可兼容不同尺寸的阵列。与SPY-1相比，SPY-6的灵敏度提高30倍，探测距离增程两倍以上，可装备“阿利伯克”级驱逐舰。

图3　AMDR雷达作战示意图

图4　AMDR雷达安装布置示意图

2　有源干扰技术需求分析

从以上情报资料分析可知，近两年典型反导雷达系统已取得新进展。反导雷达的发展给有源干扰技术提出了新的发展需求，本文从以下几方面进行分析。

2.1超宽带干扰

超宽带干扰从以下三方面提出需求：

1)适应更宽的工作频段：AMDR雷达包括S波段雷达和X波段雷达，尽管两波段雷达分工侧重有所不同，有源干扰机可能受到两部雷达的轮流照射或同时照射。为了有效地掩护目标平台，有源干扰机需在不同的工作频段内同时侦收、截获、识别并引导干扰。另外，飞机、导弹等平台在作战过程中可能先后遭遇多部不同频段的反导雷达的探测跟踪，干扰机需要侦收不同频段的雷达威胁信号并产生多频段的干扰信号。

2)适应更宽的频率捷变范围：频率捷变技术是雷达提高抗干扰能力的重要措施，该技术针对干扰机存在侦收、识别、引导时间的固有缺点，利用雷达载频在一个频带内进行脉间变化或脉组变化。随着GaN技术的发展，固态器件工作频率范围越来越宽，雷达频率捷变范围可达10%～20%，甚至超过25%。据资料显示，“爱国者”雷达工作频率捷变已达700MHz，每个雷达跳频点数相当多，可以采用频率捷变技术使频率变化做到完全随机，被干扰机正确预测的概率较低。

3)适应更宽的雷达信号带宽：GaN技术的发展使得现代反导雷达信号带宽增大。TPY-2雷达是一种机动式高分辨率X波段雷达，不仅具备搜索、探测、跟踪等功能，而且具有宽带雷达识别的功能。为了实现对飞机、导弹等目标的高分辨率一维、二维成像识别功能，其信号带宽已达1GHz以上。

有源干扰机需要适应以上三方面的变化。为了实现超宽带干扰，干扰机需从侦收、干扰源、发射等环节解决。随着高速、高密度器件及数字化技术的发展，单通道数字化接收机的工作带宽和以数字射频存储器(DRFM)为核心的相参干扰源其瞬时带宽已可达GHz级，可以适应宽带雷达信号的侦收处理和干扰信号的产生；GaN技术的发展使得干扰功率放大器件可以跨多频段发射。另外，近年来微波光子技术的发展，使信息载体由电子转向光子成为发展趋势，基于光电子技术的信号侦收、信号处理具有超宽带的技术特点。

2.2大功率干扰

干扰功率一直是有源干扰机的宝贵资源。根据雷达干扰方程，有源干扰机对反导雷达的最小压制距离与雷达的有效辐射功率的二次开方成正比，而与干扰机辐射功率的二次开方成反比。雷达辐射功率越大，实施压制干扰越难，干扰机辐射功率越大，对雷达的干扰效果越明显。

升级后的“爱国者”雷达探测性能的提升，意味着其雷达有效辐射功率的增大。另据报道，美海军对在研AMDR雷达的要求是在SPY雷达的基础上性能提升10～25dB ，预计其S波段雷达的辐射功率不低于原SPY-1D(V)雷达辐射功率。

针对雷达的高辐射功率威胁，有源干扰机需要提升其干扰辐射功率。机载干扰机可通过有源相控阵多单元合成方式提高干扰辐射功率；弹载干扰机应用以GaN器件为基础的宽带固态功率放大器和微波功率模块(MPM)提高其干扰辐射功率。

2.3分布式干扰

由AN/SPY-1、AN/TPY-2等多功能相控阵雷达，借助通信手段链接成网，并由中心站统一调配，形成了一个有机整体。组网雷达在空域、时域、频域上交叉覆盖，探测情报相互交连、补充、应用，网内各雷达的目标航迹信息上报到中心站，综合处理后形成雷达网覆盖范围内的情报信息，并按照战争态势的变化自适应地调整网内各雷达的工作状态，发挥各个雷达的优势，从而完成整个覆盖范围内的探测、定位和跟踪等任务。目前，美国海军“提康德罗加”级巡洋舰和“阿利伯克”级驱逐舰“宙斯盾”系统配备的主要是BMD3.6.1版本软件，配备该版软件的“宙斯盾”系统可以使用陆基TPY-2雷达和空间跟踪与监视系统(STSS)卫星等系统传感器平台获取的数据。在研的AMDR雷达将更加注重与TPY-2雷达、“宙斯盾”雷达的组网作战能力。

雷达组网使传统的“一对一”干扰效能大大降低，必须发展“面对面”的干扰。对抗组网雷达有效方式是分布式干扰。根据所要求的目标掩护区域或佯攻区域，合理地布放有源干扰机，以使干扰信号能从雷达主瓣进入，且使多个干扰机在雷达屏幕上产生的主瓣干扰扇面覆盖所要求的目标掩护区域或佯攻区域。干扰机的干扰时机与干扰持续时间由作战指挥协同控制，干扰方式根据作战需要预置或程控、遥控。

近两年，美空军提出“作战云”的概念，基于云概念的干扰是一种更为高级的分布式干扰。每个作战平台上的干扰机作为一个云节点，多台干扰机之间建立自组织无线通信网，每个云节点可自由出云入云，具备输入输出特性，各干扰机之间互享侦察信息，采用分布式与集中式相结合的方式进行信息融合和干扰资源动态管理，达到对区域内威胁雷达干扰效果最大化。

2.4认知干扰

典型的有源干扰机在作战过程中通过将侦收到的辐射源信号与预先存储的威胁雷达库比对识别，有针对性地实施干扰。但基于威胁雷达库的威胁识别存在以下问题：一是现有威胁雷达数据库不完备，现有反导雷达参数主要是基于一些公开报道的参数及平时侦察处理得到的情报结果。反导雷达的战时参数有可能与平时参数不一致，威胁雷达库的不完备对作战使用带来风险。二是新型雷达参数可能完全不知。如升级后的“爱国者”雷达、重新设计的TPY-2雷达、下一代AMDR雷达的工作模式、工作波形及参数等，目前可能无法掌握。三是机载、弹载平台下无法采用地面、舰载等平台中人在环路的对抗措施。因此，有源干扰机有必要发展认知干扰技术，增强其智能化水平，提升其对未知雷达威胁的对抗能力。

反导雷达认知干扰技术采用基于动态知识库的“感知→识别→决策→行动→感知”的闭环处理过程，具有感知环境、适应新威胁、避免自扰、波形多变、协同工作、自主学习等能力，以期实现有效对抗反导系统中的多功能、多模式雷达和未来新型反导雷达的作战效果。认知干扰机工作处理流程如图5所示。

图5　认知干扰机工作流程图

反导雷达认知干扰系统中的认知侦察模块接收到信号后，基于动态知识库采用机器学习算法和特征学习技术将该信号分类，分析出该信号的特征，并将特征信息传给对抗措施合成模块。对抗措施合成模块根据认知侦察结果及学习信息进行攻击策略搜索，制定最佳攻击策略，同时优化干扰波形，自适应分配干扰资源。智能干扰模块能根据威胁信号在受到干扰时产生的明显变化评估干扰效果，同时结合动态知识库自适应优化干扰策略及根据作战需要采取新的干扰技术。动态知识库为上述3个功能模块提供对应的环境、目标、资源策略等知识，并根据3个模块的处理结果进行动态更新。

3　结束语

反导雷达干扰与反干扰一直是“矛”与“盾”。本文总结了近两年内典型反导雷达系统取得的新进展，在此基础上分析了应对反导雷达变化的有源干扰技术需求。随着现代反导雷达技术的发展，有源干扰机将面临新的技术问题，有源干扰技术可能呈现超宽带、大功率、分布式、认知化、微型化的发展趋势，这些需求及技术有待研究、发展并被综合应用于雷达的有源干扰系统中。■

[1]廖平,姜勤波.导弹突防中的电子对抗技术[M].北京:国防工业出版社,2012.

[2]张锡祥,等.新体制雷达对抗导论[M].北京:北京理工大学出版社,2010.

[3]熊群力,等.综合电子战[M].北京:国防工业出版社,2008.

New progress in anti-missile radar and active jamming techniques requirement

Xu Sha1, Huang Heguo2, Zhang Fulong2

(1.Chinese Flight Test Establishment,Xi′an 710089,Shanxi,China;2.No.8511 Research Institute of CASIC,Nanjing 210007, Jiangsu,China)

In recent years,the Patriot, Aegis and THAAD as the representative of typical missile defense system have quietly made new progress.Active jamming based on airborne and missile borne are facing new technical challenges.The requirement for jamming techniques based on the changes of the typical anti-misssle radar systems is analyzed.

anti-missle radar; active jamming; cognitive jamming

2015-12-20；2016-03-05修回。

徐沙(1983-)，男，工程师，硕士，主要研究方向为雷达及电子战。

TN97

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