单脉冲二次雷达的常见伪目标干扰及其抑制方法

张 涛 向 兵

（中国西南电子技术研究所，成都 610036）

近年来，各种新型雷达和监视方法不断涌现，但单脉冲二次雷达具有雷达系统的定位和测向功能、通信系统的信息传输功能，同时具有精度较高、不易受杂波干扰、发射功率低等优点，目前在民用航空管制和军用识别领域仍发挥重要作用。

二次雷达相比于一次雷达，其区别在于二次雷达通过询问机向被询问目标发送询问信号，被询问目标在识别到询问信号后，向询问机转发应答信号，通过对应答信号的检测译码进行目标识别，因此被询问目标上必须安装有匹配的应答设备。询问机和应答机组成了一套完整的二次雷达系统。

在实际的使用中，环境条件会对二次雷达产生影响，加上本身技术较为局限，所以其容易受到干扰，存在混扰、窜扰、“扰环效应”“多径效应”引起的伪目标问题，从而不能达到理论效果。针对常见的几种伪目标现象，本文分析了其抑制方法。

1 伪目标产生的原因及其定义

在实际使用中，以下3种原因可能会导致单脉冲二次雷达产生伪目标：由雷达的询问信号旁瓣触发的应答，即扰环效应所形成的伪目标；雷达周围存在障碍物导致应答脉冲信号被反射，即多径效应所形成的伪目标；在二次雷达密集的环境中，询问机可能会接收交叠或其他询问机触发的应答信号，从而产生同步混淆和异步干扰伪目标。

1.1 扰环效应产生的伪目标

单脉冲二次雷达的询问天线在发射询问信号时，除了发射主瓣的询问脉冲外，还会随之发送旁瓣脉冲。若旁瓣询问信号的功率足够，那么应答机就会对旁瓣信号进行应答，从而产生伪目标。

1.2 多径效应产生的反射伪目标

二次雷达询问信号和应答信号可通过多条路径传播。多径效应对雷达的影响由以下两点决定：一是直达信号和障碍物反射的信号路径之间的水平夹角α，以飞机为例，当α较小时，反射信号就会生成一个真实目标的镜像伪目标。二是信号传播时间差。直达信号和障碍物反射的信号经过不同的传播路径会存一定的时间差，若时间差较小，则应答信号之间就会交错，导致询问机译码器无法正确判断目标，从而产生伪目标。

1.3 同步混淆（混扰）目标

当询问天线发射的询问信号波束内有2个以上被询问目标时，该波束内的所有应答机均会进行应答，询问天线会收到交叠的应答信号，直接影响询问机译码，从而形成干扰。询问机混淆了不同应答机的应答信号，从而产生伪目标。

1.4 异步干扰（窜扰）目标

当一个询问机在对某个应答机进行询问时，有其他一个或多个询问机也对该应答机进行询问，那么应答机就会对每一个询问机所发出的询问信号产生应答。因此，雷达询问天线接收到的应答信号可能是被其他的询问机触发从而形成的伪目标。

2 抑制方法

2.1 扰环效应抑制方法

本文针对扰环效应生成的伪目标，选用以下2种方法进行抑制。一是发射旁瓣抑制。以航管二次雷达为例，询问信号为脉冲幅度调制信号，载波为射频信号，调制脉冲为脉冲对P1和P3，脉宽为0.8μ s，通过定向天线辐射，P2作为旁瓣抑制脉冲由差通道发射[1]。二是接收旁瓣抑制。当和通道接收到的信号幅度小于差通道接收的信号幅度时，则认为该应答信号为干扰信号，将其去除。和与差两个通道，P1、P3发射功率由和通道产生，P2发射功率由差通道产生。发射信号能量分别馈向天线的和、差两个通道向空中发射。天线发出的和波束，其中的高增益部分为信号主瓣，其他部分为旁瓣。此时，只需要应答机比较P1、P3信号和P3信号幅度大小，就可以识别出旁瓣信号，并对旁瓣询问不做应答，即可抑制旁瓣询问。

2.2 多径效应抑制方法

针对多径效应产生的反射伪目标，采用多雷达数据融合技术可以有效地抑制该类伪目标的干扰。

2.3 混扰和窜扰抑制方法

针对混扰和窜扰引起的伪目标，本文采用时间同步系统进行分析，大大降低了系统自身引起的干扰，抑制伪目标。如图1所示，系统由二次雷达常规的询问应答机组合外加标准授时设备组成。由于采用时间同步技术，所以系统会有一套为之提供标准同步时间的设备。随着时间的不同，设备的发射信号参数均会预先进行设置。而对本系统外设备而言，无法得知预置参数，所以接收到的信号无法得到有效译码，由此有效地抑制了其他系统的干扰。

时间同步法的基本设计原理就是将询问和应答限制在同一伪随机的、精确的时间内[2]。以下从时间划分和信号设计两方面来讨论这个时间同步系统。

2.3.1 时间划分

如图2所示，整个时间系统将一个基本时间段划分为n个基本时段，而每个基本时段又划分为m个子时段，具体时段、子时段的持续时间可以根据不同情况而定，但有个前提条件，即子时段的时间长度必须大于系统最大作用距离的时延。

图1 系统组成

图2 时间划分

2.3.2 信号设计

询问和应答信号的发射参数是根据上述时间划分中的时段和子时段的不同来定的，即每次询问必须在一定的基本时段内，该时段主要用于询问应答双方正确收发信号，然后在该基本时段中任意选择一个子时段作为发射起点。根据时间同步原理，只有时间参数与询问机匹配的应答机才能正确接收询问信号，并通过解译询问信号来确定其发射时间，选择相应的子时段转发应答信号。总之，信号设计的关键在于：询问机与应答机之间的时间差在规定范围内，即系统的时间精度满足规定要求，应答机才能正确接收询问信号。时段、子时段是询问应答信号的关键参数。

混扰问题在采用时间同步系统后得到了完美解决，因为询问机在发出询问信号后，不同应答机选择应答的子时段是随机的，由此区分了不同信号。此外，因为不同询问信号的发射时间基准不同，应答信号的发射时间需要参考此基准，故而应答信号被询问机错误识别的概率极小，即窜扰的概率极小。

3 结语

本文探讨了单脉冲二次雷达伪目标的抑制方法，旨在帮助人们解决此类问题。另外，随着敌我识别领域和空中管制领域各种监测手段的不断发展，多雷达数据融合的技术已成为一种抑制伪目标的有效方法。