雷达主瓣多假目标干扰能量特征分析及仿真

2019-12-04付国庆

舰船电子对抗 2019年5期

宫健，赵强，付国庆，李欣

(1.空军工程大学，陕西西安 710051；2.解放军93436部队，北京 102604；3.解放军94213部队，山东济南 250309)

0 引言

空袭电子战中的各种编队战术结合先进的电子战技术，在空间环境上和信号环境上，都对雷达形成了巨大的威胁[1-5]。每部雷达在探测跟踪过程中，都可能不仅面临旁瓣干扰，而且面临由多平台释放的更加复杂、精准、多变的主瓣有源复合干扰[6-7]，极大地影响了雷达的作战能力。相比于旁瓣干扰，主瓣干扰更能充分利用雷达天线的主瓣增益[8-11]，并且可以有效对抗现代雷达普遍采用的旁瓣对消(SLC)、旁瓣匿影(SLB)等空间抗干扰措施。因此，针对雷达主瓣多假目标干扰，研究行之有效的对抗方法，是电子对抗领域面临的一个迫切的问题，具有非常重要的实战意义。

1 主瓣多假目标干扰能量特征

根据雷达方程可知，雷达接收到的目标回波信号的功率为：

(1)

式中：Pt为雷达发射峰值功率；Gt为雷达天线增益；σ为目标的雷达散射截面积；λ为雷达工作波长；Rt为目标到雷达的距离。

干扰机在对雷达进行欺骗干扰时，不讨论具体的干扰信号样式，仅从能量的角度来说，分为2种状态：恒功率干扰和恒增益干扰。恒功率干扰是指干扰机以最大辐射功率向外辐射干扰信号；恒增益干扰则是干扰机根据接收到的雷达信号功率，以固定增益放大后转发出去。

1.1 恒功率干扰

此时进入雷达接收机的干扰信号功率为：

(2)

式中：Pj为干扰机的发射功率；Gj为干扰机发射天线增益；Gt′为干扰机方向上的天线增益；γj为干扰信号对雷达天线的极化系数；Rj为干扰机到雷达的距离。

那么对应的干信比为：

(3)

当为主瓣干扰时，目标和干扰机均位于雷达主瓣内，所以有Gt≈Gt′，干信比可以表示为：

(4)

1.2 恒增益干扰

恒增益干扰时，干扰机将根据接收到的雷达信号功率，以固定增益放大后转发出去，这一干扰模式可以模拟目标起伏特性，具有更高的逼真度。侦察接收机接收的雷达信号功率可表示为：

(5)

式中：G1为干扰机接收天线增益。

那么按照恒增益转发的原理，将截获的信号经过恒定增益放大后辐射出去，那么干扰机的有效辐射功率为：

(6)

式中：Gzf为干扰机的转发增益。

那么进入雷达接收机的信号可表示为：

(7)

对应的干信比为：

(8)

从式(7)可以发现，恒增益干扰时，雷达接收机内的干信比始终为一个恒定值。但是恒增益转发存在的问题是，转发增益与干扰机的收发天线隔离度相互制约，转发增益必须小于收发天线隔离度，以免干扰接收机发生自激。在干扰机系统中，常用的收发隔离措施包括时间隔离(收发分时工作)、空间隔离(收发天线空间分置)和极化隔离(收发天线极化方式不同)。在这3种收发隔离措施中，极化隔离的隔离度最差，由于交叉极化的存在，收发隔离度大约为10 dB[12]；时间隔离的隔离度最好，由于收发时间上互不干扰，理论上隔离度为无限大；空间隔离的隔离度取决于接收天线和发射天线的空间距离和收发天线之间的电磁耦合，但是由于接收天线和发射天线不可能无限远离，所以收发隔离度也是有限的。

2 干扰能量特征仿真分析

下面通过仿真来分析干扰机在不同发射状态下的干信比变化规律，仿真参数设置为：雷达发射功率Pt=40 kW，天线增益Gt=40 dB，目标RCS为σ=10 m2，工作波长为λ=0.05 m，极化失配系数γj=0.5，目标机距离Rt从120 km变化到30 km。

2.1 干扰机工作于恒功率状态

此时可以分3种情况讨论：(1)干扰机配置在目标上，即自卫式干扰；(2)干扰机配置在目标外，并且干扰机距离大于目标距离，即远距离支援式干扰；(3)干扰机配置在目标外，并且干扰机的距离小于目标距离，即近距离支援式干扰。

当干扰机配置在目标机上时，干扰机功率为Pj=150 W，Gj=10 dB，Rj=Rt。当干扰机为远距离支援干扰时，干扰机功率为Pj=1.5 kW，Gj=20 dB，Rj=200 km。当干扰机为近距离支援干扰时，干扰机功率为Pj=15 W，Gj=3 dB，Rj=10 km。那么在这2种情况下的干信比曲线如图1所示。