舰载有源干扰设备辐射噪声干扰信号带外杂散抑制技术研究

施群朱秋生余宏刚

（1.92721部队舟山316000）（2.海军702厂上海200434）

舰载有源干扰设备辐射噪声干扰信号带外杂散抑制技术研究

施群1朱秋生2余宏刚1

（1.92721部队舟山316000）（2.海军702厂上海200434）

文章系统分析了舰载有源干扰设备辐射噪声干扰信号中带外杂散分量的特性、带外杂散对全舰电磁兼容性的影响、带外杂散产生的原因等多个方面，提出了舰载有源干扰设备优化带外杂散辐射的技术措施。文章还就舰载有源干扰设备上舰后降低其对全舰电磁兼容性影响的天线优化布局进行了探讨。

有源干扰；辐射噪声；外杂散抑制

Class NumberTN972

1 引言

舰载电子对抗系统［1］是水面舰艇防空反导作战的重要系统装备，是水面舰艇作战的“软”武器系统。电子对抗系统中的有源干扰［2］设备担负着对抗敌方机载多功能雷达和反舰导弹微波末制导雷达的作战任务。有源干扰设备干扰的频率范围宽、功率大、干扰样式多［3］等特点，在舰艇防空反导作战中具有良好的作战效能。由于舰载有源干扰设备天线波束副瓣电平［4］较高（约为-20dB左右）、辐射干扰信号频率范围宽（通常覆盖了C/X/Ku频段）、辐射功率大、带外杂散分量频谱宽功率电平较高等因素，导致对全舰电磁兼容性［5］产生较大影响，对本舰同频段工作的搜索雷达、导航兼直升机引导雷达、对空导弹制导和微波末制导雷达、火控跟踪雷达及卫星通信舰载站等设备易产生电磁干扰，影响到全舰作战效能的充分发挥。虽然水面舰艇已经进行总体天线优化布局和全舰电磁兼容管控技术［6～7］设计，通过频域、空域、时域和能量域的综合管理控制，基本上实现了全舰电子、武器装备的兼容工作协同作战，但由于有源干扰设备天线副瓣电平高、辐射的带外杂散频谱频率范围宽，功率电平较高的原因，给全舰总体天线布局设计与电磁兼容管控设计都增加了一定的技术难度，成为水面舰艇电磁兼容性设计［8］工作中的难题之一。

2 舰载有源干扰设备辐射的带外频谱特性

舰载有源干扰设备辐射的干扰功率大（有效辐射功率（ERP））达数百千瓦。其辐射的干扰信号中带外杂散频率范围宽（达数千兆赫兹）、功率电平高，如图1所示。

由图1可见，有源干扰设备辐射的干扰信号频谱特性［9］如下：

1）带外杂散频谱很宽，几乎覆盖了有源干扰设备全部工作频率范围；

2）带外杂散功率电平高，离标准规定要求差距较大；

3）带外杂散频谱分布密集无规则，几乎接近于连续频谱。

3 有源干扰设备辐射带外杂散频谱产生的原因分析

1）末级功率放大器特性

通常大中型水面舰艇的有效雷达反射面积（RCS）［10］都比较大，舰载有源干扰设备为了能有效保护大中型水面舰艇，需要辐射的干扰功率大，其有效辐射功率均在数百千瓦以上。为了实现这一指标，舰载有源干扰设备的末级功率放大器常采用大功率行波管［11］或多个行波管的功率合成，而且每个行波管（TWT）均选择能输出大功率的饱和区域或准饱和区域工作，其工作特性如图2所示。

由图2可见，饱和区和准饱和区输出功率大，但属非线性放大区内。

2）末级功放输出带外杂散频谱分量形成的原因

（1）雷达信号末级功放输出的带外频谱特性

由于雷达信号在雷达脉冲内的载波射频信号是单频信号，经功率放大器饱和区非线性放大后，会产生载波正弦信号波形畸变，其放大器输出信号中除主频谱外还产生了多阶高次谐波，如图3所示。

由图3可见：

①脉内为单频的雷达信号经功率放大器非线性区放大后输出信号中除主频谱外还有许多高次谐波信号，但这些谐波信号是分离的谱线；

②如脉内为线性调频的雷达信号经功率放大器非线性区放大后，由于线性调频信号在某一时刻仍是单频信号，因此其输出不会产生多个频率的交调互调，仍是一组分离的谱线，如图4所示。

（2）有源干扰设备末级功放输出的频谱特性

有源干扰设备为了提高干扰效果都是以某一频率为中心并具有一定调制瞬时带宽的干扰信号进行辐射，是一个以fi为中心的多个频率的集合，如图5所示。

其输出信号经过末级功放饱和区的非线性放大时，不仅会产生多个频率的高次谐波，而且会产生多个频率之间的交调互调，即fi+fn、fi-fn等无数个附加分量，这些频率分量的频谱密集（接近于连续），形成了有源干扰的带外杂散频谱，如图5（b）所示。带外杂散频谱中不仅有高次谐波分量，还有频谱宽而且密集的（几乎连续）的高频分量（f＞fi）和低频分量（f＜fi）。这就是有源干扰设备辐射信号中带外杂散频谱形成的主要原因。

当然行波管本身具有一定的静态噪声，也会使末级功放输出的频谱质量变差，但频谱质量变差的主要原因是输入多频信号之间的交调互调形成的，是有源干扰设备噪声干扰原理所导致的结果。即使是采用低噪声固态放大器作末级功放也只能是略有改善，而无显著变化。目前西方先进国家的舰载有源干扰设备的工作原理和采用的功率放大器工作区域基本相同，因此发射干扰信号输出的杂散频谱特性均水平相当，无显著区别。

4 有源干扰设备辐射频谱质量改善技术途径探讨

由上述分析有源干扰设备噪声干扰辐射频谱带外杂散形成的原因可见，要显著改善其带外杂散频谱特性的技术措施如下所述：

1）减小有源干扰信号的瞬时带宽［12］

如需减小有源干扰设备的瞬时带宽值，则必须提高电子对抗系统对敌方雷达信号频率测量精度与干扰信号的频率复制精度。

2）采用工作于线性区或准线性区功率放大器

由于功率放大器的线性放大区输出功率小，为了获得同样大功率输出，则要采用更多数量的功率放大器的功率合成技术，如有源相控阵［13］技术等。但是这种措施将带来设备量更大，成本更高的代价。

3）有效降低有源干扰设备发射天线的副瓣电平，在目前技术体制下技术难度很大。

5 结语

通过上述分析，改善现役舰载有源干扰设备对全舰电磁兼容性影响的措施有：

1）对有源干扰设备发射天线周围采取一定遮挡隔离措施

由于有源干扰设备发射天线副瓣电平高，对全舰电磁兼容性影响较大，参考国外舰载有源干扰设备发射天线安装情况，采取适当增加遮挡隔离措施可有效降低有源干扰天线副瓣对舰载其它电子设备的干扰。也就是适当减小有源干扰设备各天线的波束覆盖角范围以换取全舰电磁兼容性的优化，而有效干扰空间覆盖角的损失可由其它舰载武器系统来弥补。

2）舰艇优化隐身设计大幅度降低舰艇自身的RCS

如舰艇自身的RCS可大幅度降低，则有源干扰设备的有效辐射功率（ERP）也可大幅度降低，有源干扰设备输出的干扰功率也可显著减小。有源干扰设备的功率放大器就可选择工作于输出功率较小的线性区或准线性区，带外杂散频谱分量就可有效改善。

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Outside Shipboard Active Jamming Equipment Radiated Technology Spur

SHI Qun1ZHU Qiusheng2YU Honggang1
（1.No.92721 Troops of PLA，Zhoushan316000）（2.No.702 Factory of Navy，Shanghai200434）

The characteristic of radiation noise jamming in stray spurious suppression of shipboard active jamming equipment is systemic analysied in this aticle.And the effect of EMC，the produce reason is also expound.The optimization technical measures of stray spurious suppression is supported.The optimization layout of antennas with shipboard of active jamming equipment is dis⁃cussed.

active jamming，radiated noise，outside spur

TN972

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.08.020

2017年2月2日，

2017年3月10日

施群，男，高级工程师，研究方向：舰船技术装备保障。朱秋生，男，工程师，研究方向：舰船技术装备保障。余宏刚，男，硕士，研究方向：舰船装备保障。